Влияние СМК структуры на прочность и ударную вязкость низкоуглеродистых сталей, подвергнутых всесторонней изотермической ковке

Сафаров И.М.*, Корзников А.В.*, Галеев Р.М.*, Гладковский C.В.,** Деревягина Л.С.***

* - Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, г.Уфа, Россия

** Институт машиноведения УрО РАН, Екатеринбург, Россия

*** - Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия

[email protected]

Получение высокопрочного состояния в низкоуглеродистых малолегироВан- ных сталях до сих пор остается важной проблемой для современного машиностроения, поскольку в них не удается достичь высокого уровня механических свойств методами традиционной термической обработки. Кроме того, для данного класса сталей, широко используемых в сложных климатических условиях Дальнего Севера, особенно актуальным является сочетание повышенных механических свойств и хладностойкости. И одним из весьма перспективных направлений решения данной проблемы является разработка методов получения сталей с субмикрозернистой и нанокристаллической структурой.

В работе рассмотрено влияние субмикрокристаллической структуры, полученной методом всесторонней изотермической ковки [1] на прочность и хладноломкость малолегированных низкоуглеродистых сталях 12ГБА и 05ХМНФ.

Проведена детальная аттестация структуры малолегированных низкоугле- родистых сталей после всесторонней изотермической ковки с поэтапным снижением температуры от 700 до 500 °С и истинной степенью деформации φ=6,2. Полученные стали с субмикрокристаллической структурой находились в неравновесном состоянии. Средний размер структурных элементов зерен в стали 12ГБА составлял 0,3 мкм, в стали 05ХМНФ - 0,4 мкм.

Установлено, что в неравновесном субмикрокристаллическом состоянии низкоуглеродистые малолегированные стали проявляют особо высокие прочностные свойства, достигающие 900-1000 МПа, что превышает свойства крупнозернистого состояния этих сталей в 2-3 раза, и, в тоже время, обладают достаточно высоким уровнем пластичности. Полученное высокопрочное состояние отличается более высокой ударной вязкостью в интервале температур испытания от комнатной до -80°С по сравнению с исходным крупнозернистым состоянием.

Определены температурные диапазоны стабильности полученных структур и исследованы механические свойства сталей после отжигов. Показано, что после отжига деформированного состояния происходит снижение предела текучести сталей на 10-15%, но пластичность при этом увеличивается в два раза. Проведение дополнительного отжига также способствует повышению ударной вязкости субмикрокристаллической стали 12ГБА при отрицательных температурах и достижению более высокой доли работы распространения трещины в общей работе разрушения образца. В результате удается получить структурное состояние, которое отличается оптимальным сочетанием высокого уровня прочности и хладостойкости.

1. Mulyukov R.R., Imayev R.M., Nazarov A.A. Production, properties and application prospects of bulk nanostructured materials // J. Mater. Sci. 2008. 43. P.7257-7263.

Дата добавления: 2017-01-14