Файл: Похмурский, В. И. Коррозионно-усталостная прочность сталей и методы ее повышения.pdf

В связи с широкими исследованиями в области новых методов упрочнения, основанных на совмещении пластической и термиче­ ской обработки стальных деталей в одном технологическом цикле, называемых термомеханической обработкой (ТМО), автором сов­ местно с Г. В . Карпенко изучено влияние такого упрочнения на усталостную и коррозионно-усталостную прочность углеродистой стали [151, 152, 161, 162, 163]. Термомеханическую обработку заготовок образцов диаметром 6 мм из стали 45 проводили на спе­ циальном приспособлении. Заготовки с различной скоростью на­ гревались до температуры аустенизации (850—1050° С), дефор­ мировались на различные углы скручивания (до 0,97 рад/мм) и не­ медленно закаливались в масле.

Деформация внешних волокон при скручивании ег определя­ лась по формуле [174]:

в течение 1 ч. Применение электронагрева при аустенизации по­ зволило изучать влияние скорости нагрева на эффективность ТМО. Усталостная и коррозионно-усталостная прочность изуча­

незначительная пластическая деформация при высокотемператур­ ной термомеханической обработке (ВТМО) (ех = 0,12) мало влияет на средний размер и форму зерен аустенита. При увеличении сте­ пени деформации до е г = 1,0 и более количество зерен аустенита в единице площади шлифа резко возрастает за счет появления большого количества мелких рекристаллизованных зерен. Про­ цесс рекристаллизации интенсифицируется с увеличением темпе­ ратуры деформации. Кроме того, при больших степенях дефор­ мации в закаленной стали появляется значительное количество

94

продуктов немартенситпого превращения за счет увеличения кри­ тической скорости закалки, т. е. интенсификации процесса изотер­ мического превращения аустенита после его пластической дефор­ мации. Таким образом, в случае малых степеней деформации при ВТМО мартенсит образуется только из деформированного аусте­ нита, что вызывает повышение прочности. Снижение прочности с увеличением степени пластической деформации стали 45 при ВТМО выше оптимального диапазона, вероятно, можно объяснить различием механических свойств мартенсита, образовавшегося из деформированных аустенита и мартенсита, полученного из рекри-

калки . Следует отметить, что ВТМО стали наряду с повышением предела усталостной прочности приводит к уменьшению разброса экспериментальных точек. Аналогичная зависимость нолучепа

коррозионно-усталостной прочности стали (рис. 45). Условный предел коррозионно-усталостной прочности стали 45 после конт­ рольной закалки при базе испытания 5 X 107 циклов нагружения составляет примерно 4 кГ/мм2. После пластической деформации аустенита перед закалкой наблюдается повышение условного пре­ дела коррозионно-усталостной прочности. С повышением удель­

что примерно в 2,5 раза превышает условный предел коррозионноусталостной прочности стали после контрольной закалки . Увели­ чение удельного угла скручивания при ВТМО до 0,97 рад/мм снижает условный предел коррозионно-усталостной прочности при одновременном увеличении (в 7—8 раз) области ограниченной выносливости. Эффективность ВТМО повышается с увеличением базы испытания образцов. Повышение скорости нагрева при конт­ рольной закалке от 5 до 30 град/сек практически не влияет на

95

изменение коррозионно-усталостной прочности изучаемой стали. Влияние ВТМО на коррозионно-усталостную прочность хорошо

в течени е 180 ч не влияет на характер изменения выносливости,

стойкость стали 45 в растворе серной кислоты по сравнению с обыч­ ной закалкой . При повышении степени пластической деформации

96

до е1 — 1,0 и выше коррозионная стойкость термомеханически обработанной стали становится ниже, чем стойкость стали после обычной закалки . При повышении температуры отпуска стали от 110 до 220° С влияние ВТМО на изменение коррозионной стойкости сказывается сильнее. Это можно объяснить, по-видимому, более полным снятием внутренних напряжений, понижающих коррозион­ ную стойкость. При повышении температуры отпуска до 300° С эффективность влияния ВТМО на коррозионную стойкость сильно снижается, а при отпуске 450° С — почти полностью отсутствует. Кроме того, отпуск при 450° С существенно снижает коррозион­ ную стойкость стали после всех режимов ВТМО, включая и обыч­

в растворе соляной кислоты показали, что коррозионная стойкость монотонно возрастает с увеличением степени пластической дефор­ мации при ВТМО вплоть до ех = 2,4. При этом коррозионная стой­ кость увеличивается по сравнению с обычной закалкой более чем на 50%. С повышением скорости нагрева при аустенизации до

Результаты электронно-металлографических исследований и карбидный анализ показали, что незначительная пластическая деформация при ВТМО стали (s1 = 0,1) мало изменяет рельеф­ ность мартенсита, но до некоторой степени уменьшает количество карбидной фазы (табл. 17), что, по-видимому, является причиной

повышения коррозионной стойкости термомеханически обработан­ ной стали, так как в этом случае уменьшается количество микро­ катодных участков и, следовательно, их общая работа. Это и при­ водит к уменьшению скорости коррозионного процесса.

Уменьшение количества карбидной фазы и повышение корро­ зионной стойкости стали с увеличением степени пластической де­ формации при ВТМО носит -затухающий характер. Это можно объяснить рекристаллизацией сильно деформированного аустенита, т. е. возникновением большого количества рекристаллизованных зерен. Распад мартенсита, образовавшегося из рекристаллизованных зерен, по-видимому, протекает так же быстро, как и мартенсита, полученного при обычной закалке. При большой пла-

ческой деформации при ВТМО, причем это увеличение также но­ сит затухающий характер. Поскольку тетрагональность мартен­ сита зависит от содержания в а-твердом растворе углерода, то при постоянном термическом режиме для стали одной плавки по из­ менению параметров решетки мартенсита можно судить о влиянии степени пластической деформации при ВТМО на количество раство­

Упрочнение деталей с помощью так называемого белого слоя, возникающего в результате специальных видов их механической обработки, представляет определенный научный и практический интерес. В работах [9, 64, 69 J показано, что в результате точения но определенным режимам закаленных стальных деталей на их поверхности образуется тонкий слой вторичной закалки, состоя­ щий из высокодисперсного нетравящегося мартенсита («белый

98