О механизме разупрочнения при отпуске закаленной конструкционной стали

Abstract

RU: Постановка проблемы. При отпуске закаленной стали эффект разупрочнения превышает єффект упрочнения. Необходимо уточнение механизма разупрочнения при отпуске закаленной на мартенсит конструкционной стали. Методика. Образцы подвергались аустенитизации при температурах выше Ас3, закалке на мартенсит и отпуску при температурах 200…500 ˚С. Микроструктуру исследовали на электронном просвечивающем микроскопе УЭМВ-100 К при ускоряющем напряжении 100 кВ. Тонкие фольги для дифракционных электронно микроскопических исследований изготавливали методами Больмана и пинцета в хлорно-уксусном реактиве и реактиве Морриса. Искажения кристаллической решетки второго рода определяли на дифрактометре ДРОН-2.0 с использованием сцинтилляционной регистрации рентгеновских рефлексов, в монохроматическом СuКα-излучении при комнатной температуре. Наклепанный слой металла снимали электролитическим растворением в хлорно-уксусном электролите. Временное сопротивление разрыву определяли из кривой растяжения образцов на машине «Инстрон», при комнатной температуре и скорости деформации 10-3 с-1 . Микротвердость измеряли на твердомере ПМТ-3 при нагрузке на индентор 0,49 Н. Результаты. При отпуске закаленной стали в интервале температур до 350 ˚С разупрочняющий эффект является результатом снижения плотности дислокаций от их перераспределения и упрочнения от формирования дополнительного количества цементитных частиц. Начиная с 400…450 ˚С, ускорение процессов полигонизации в мартенситных кристаллах сопровождается возникновением дополнительных субграниц и совершенствованием ранее сформированных. В целом разупрочнение за счет снижения степени пересыщения твердого раствора, уменьшения плотности дислокаций и коалесценции цементитных частиц превышает эффект упрочнения от взаимодействия дислокаций с атомами углерода, формирования дополнительных субграниц и упрочнения частицами цементита. Практическая значимость. Понимание механизма структурных превращений в процессе отпуска закаленной стали позволит целенаправленно разрабатывать технологию получения термически упрочненного проката с требуемым комплексом свойств.

UK: Постановка проблеми. Під час відпуску загартованої сталі ефект знеміцнення перевищує ефект зміцнення. Необхідне уточнення механізму знеміцнення під час відпуску конструкційної сталі після гартування на мартенсит. Методика. Зразки піддавали аустенітизації за температур вище Ас3, загартуванню на мартенсит і відпуску за температур 200...500 ˚С. Мікроструктуру досліджували на електронному просвічувальному мікроскопі УЕМВ-100 К за напруги прискорення 100 кВ. Тонкі фольги для дифракційних електронно мікроскопічних досліджень виготовляли методами Больмана і пінцета в хлорно-оцтовому реактиві і реактиві Морріса. Викривлення кристалічної решітки другого роду визначали на дифрактометрі ДРОН-2.0 з використанням сцинтиляційної реєстрації рентгенівських рефлексів, в монохроматичному СuКα-випромінюванні за кімнатної температури. Наклепаний шар металу знімали електролітичним розчиненням в хлорно-оцтовому електроліті. Тимчасовий опір розриву визначали з кривої розтягання зразків на машині «Інстрон», при кімнатній температурі і швидкості деформації 10-3 с-1 . Мікротвердість вимірювали на твердомірі ПМТ-3 при навантаженні на індентор 0,49 Н. Результати. У разі відпуску в інтервалі температур до 350 ˚С сталі після гартування ефект знеміцнення є результатом зниження густини дислокацій від їх перерозподілу і зміцнення від формування додаткової кількості частинок цементиту. Починаючи від 400...450 ˚С прискорення процесів полігонізації в мартенситних кристалах супроводжується виникненням додаткових субмеж і вдосконаленням сформованих раніше. У цілому знеміцнення від зниження ступеня пересичення твердого розчину, зменшення густини дислокацій і коалесценції частинок цементиту перевищує ефект зміцнення від взаємодії дислокацій з атомами вуглецю, формування додаткових субмеж і зміцнення від частинок цементиту. Практична значимість. Розуміння механізму структурних перетворень у процесі відпуску сталі після гартування дозволить цілеспрямовано розробляти технологію виготовлення термічно зміцненого прокату з потрібним комплексом властивостей.

EN: Statement of the problem. During tempering of hardened steel the softening exceeds work hardening effect. Need to clarify the mechanism of softening during tempering martensite in hardened structural steel. Methods. Samples were subjected to austenitizing at a temperature above Aс3, the martensite on quenching and tempered at temperatures 200…500 ˚C. The microstructure was investigated on an electronic transmission microscope UEMV-100 K at an accelerating voltage of 100 kV. Thin foils for the diffraction of electron microscopic studies are made by Bohlmann and tweezers in the chlor-acetic reagents and reagent Morris. The distortions of the second kind of the crystal lattice were determined on a DRON-2.0 using a scintillation registration of X-ray reflections in CuKα-monochromatic radiation at room temperature. Riveted metal layer removed by electrolytic dissolution in chlor-acetic electrolyte. Tensile samples were determined from stress-strain curve on a machine "Instron" at room temperature and a strain rate of 10-3 sec-1. Microhardness was measured on a PMT-3 hardness tester with a load on the indenter 0,49 N. Finding. Effect of softening of quenched steel at tempering up to 350 ˚С results from competition between a decrease in dislocation density due to their redistribution and hardening due to formation of new cementite particles. Starting from 400…450 ˚C, the acceleration of polygonization processes in the martensitic crystals is accompanied by formation of additional subboundaries and perfection of before formed. On the whole, softening from the decrease in the supersaturation degree of the solid solution, smaller dislocations density and coalescence of cementite particles exceeds the work-hardening effect from the interaction between carbon atoms and dislocations, formation of additional subboundaries and hardening by cementite particles. Originality. For temperatures of 350…400 ˚C violation monotony of the softening effect of the disintegration of solid solution due to the formation of sub-boundaries and hardening of the dispersion of carbide particles. Practical value. Understanding the mechanism of structural transformations during tempering of hardened steel allow purposefully to develop technology for producing thermally hardened rolled to the desired set of properties.