Как известно, для получения оптимального сочетания прочностных и пластических свойств шарикоподшипниковые стали подвергают закалке из двухфазной области с последующим отпуском в интервале температур 200-500°С. В данном температурном диапазоне протекают различные превращения, благодаря которым механические свойства меняются в широких пределах. Современными методами получения объемных материалов с новым уникальным комплексов свойств являются методы интенсивной пластической деформации. Один из этих методов – равноканальное угловое прессование (РКУП) уже опробован на низко- и среднеуглеродистых сталях. Он позволил добиться значительного измельчения размера зерна и повысить механические характеристики материала.
В данной работе изучалось влияние температуры отпуска и равноканального углового прессования, на механические свойства стали марки ШХ15 при 20 и 400°С и особенности развития разрушения.
Сталь подвергалась термообработке включающей закалку в масло с температуры 840°С и последующему отпуску при температурах 200, 400 и 500°С. Время выдержки при температуре 200°С составило 1,% часа, при температурах 400 и 500°С – 30 минут. Деформация была проведена для состояния после закалки при температуре заготовки 400°С и степени деформации ≈1. Механические испытания на растяжение плоских образцов проводили при постоянной скорости перемещения траверсы 0,06 мм/мин при температуре 25°С и 400°С. Исследовали центральную зону поверхности разрушения на растровом электронном микроскопе.
Определили, что ШХ15 после закалки и отпуска при 200°С имеет предел прочности 2480 МПа и относительное удлинение 0,5%. При увеличении температуры отпуска до 400°С сохраняется высокий уровень прочности 2190 МПа при пластичности 1,8%. После отпуска при температуре 500°С предел прочности снижается до 1690 МПа при относительном удлинении 2,3%. Повышение температуры растяжения до 400°С сопровождается существенным разупрочнением отпущенной стали, а также повышением пластичности до 7%.
Один проход РКУП при Т=400°С закаленной стали ШХ15 приводит к понижению предела прочности и повышению относительного удлинения до 4,1%. Характер изменения механических свойств после РКУП в зависимости от температуры растяжения остается аналогичным изменению свойств после термообработки.
Фрактографические исследования показали, что в изломе образца после закалки и отпуска при температурах 200 и 400°С, подвергнутого растяжению при комнатной температуре наблюдается хрупкое внутризеренное разрушение по смешанному механизму: скол в сочетании с квазисколом. При повышении температуры растяжения до 400°С для образцов после низкого отпуска наблюдается вязкий ямочный характер разрушения. Для образцов после закалки и отпуска при температуре 400°С характер разрушения становится смешанным: вязкое разрушение по ферриту со сколом по хрупким карбидным частицам. После растяжения при температурах 25 и 400°С образцов подвергнутых РКУП наблюдается вязкое внутризеренное разрушение с ямочным микрорельефом.
Библиографический список
- Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. — 398 с.
- Перспективные материалы на основе стали ШХ15, упрочненные интенсивной пластической деформацией / Р.Р. Мулюков и [др.] // Физика металлов и металловедение. — 2020. — Т. 121, № 12. — С. 1263–1269.
- Салагуб М.Н., Козлов Е.В. Влияние режимов термомеханической обработки на структуру и свойства подшипниковых сталей // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. — 2015. — № 3. — С. 25–31.