аспирант кафедры материаловедения и перспективных технологий
PhD student of the Department of Materials Science and Perspective Technologies
д.т.н., профессор,
зав. кафедрой физики,
профессор кафедры материаловедения и перспективных технологий
Doctor of Science, Head of Physics Department,
Professor of the Department of Materials Science and Perspective Technologies
д.т.н., профессор кафедры технологии и оборудования сварочного производства
Doctor of Science, Professor of the Department of Welding
к.т.н., зав. кафедрой материаловедения и перспективных технологий
PhD, Head of the Department of Materials Science and Perspective Technologies
к.ф.-м.н., доцент кафедры физики
PhD, Dozent of Physics Department
В статье представлены результаты исследования фазово-структурных превращений и объемных изменений, протекающих при нагреве в рессорной высококремнистой стали 60С2ХФА, подвергнутой Q-n-P-обработке. Исследовали сталь, содержащую 0,53 % С; 1,46 % Si; 0,44 % Mn; 0,95 % Cr; 0,10 % V; 0,016 % S; 0,013 % P. Образцы стали подвергли Q-n-P-обработке по режимам: а) аустенитизация при 880 оС, б) закалка с завершением охлаждения при температуре 120, 160, 200 и 240 оС, в) последующая выдержка в течение от 10 до 3600 с при 220, 250 и 300 оС, г) окончательное охлаждение в воде. Объемные изменения при нагреве изучали с применением оптического дифференциального дилатометра при скорости нагрева 1 К/с. В качестве эталона использовали закаленный образец стали 60С2ХФА, стабилизированный высоким отпуском. Количество остаточного аустенита определяли рентгенографическим методом с использованием дифрактометра ДРОН-3 с железным излучением. Установлено, что на кривых нагрева Q-n-P-образцов четко выявляются участки, соответствующие различным превращениям при отпуске. На дилатограммах Q-n-P-образцов обнаруживается резкое повышение величины дилатометрического эффекта, соответствующего второму превращению при отпуске (270-430 оС), что указывает на рост доли остаточного аустенита в результате проведения Q-n-P-обработки по сравнению с закаленным состоянием (что подтверждено рентгенографическим исследованием). В то же время уменьшается величина эффекта, соответствующего третьему превращению при отпуске. Для получения максимального количества остаточного аустенита в стали 60С2ХФА температура partitioning должна составлять 260-300 оС, а температура завершения закалки – 160-240 оС. При этом количество остаточного аустенита существенно повышается по мере увеличения температуры закалки Длительность стадии «partitioning» должна выбираться с учетом экстремального характера зависимости доли остаточного аустенита от времени выдержки. В результате выполнения работы показана возможность эффективного применения дилатометрического метода для анализа структурного состояния и выбора оптимального режима Q-n-P-обработки стали.
The paper presents the results of investigation of phase-structural transformations and volumetric changes that occur during heating in high-silicon spring steel 60Si2CrV subjected to Q-n-P treatment. The chemical composition of steel was of 0.53 % C; 1.46 % Si; 0.44 % Mn; 0.95 % Cr; 0.10 % V; 0.016 % S; 0.013 % P. Steel samples were subjected to Q-n-P treatment as follows: a) austenitization at 880 °C, b) quenching with the cooling stop at 120, 160, 200 and 240 °C, c) subsequent holding at 220, 250 and 300 оС with duration from 10 to 3600 s, d) final cooling in water. The volumetric changes during heating were studied using an optical differential dilatometer at a heating rate of 1 K/s. As a reference, a sample of the same steel stabilized by high tempering was used. The amount of retained austenite was determined by X-ray diffraction using a diffractometer DRON-3 with Fe radiation. It is found that on the heating curves of Q-n-P samples, the sections corresponding to different transformations during tempering are clearly identified. On the dilatograms of the Q-n-P samples, the dilatometric effect corresponding to the second transformation during tempering (270-430 °C) was found to be increased dramatically, indicating an increase in retained austenite amount compared to the quenched state as a result of Q-n-P treatment (as confirmed by X-ray study). At the same time, the value of the effect corresponding to the third transformation during tempering was found to be decreased. To obtain the maximum amount of retained austenite in 60С2ХФА steel, the partitioning temperature should be of 260-300 оС, while the quenching completion temperature should be of 160-240 оС. The amount of retained austenite rises substantially as the quenching temperature increases. The duration of the partitioning stage should be selected taking into account the extreme character of the austenite dependence on the partitioning time. As a result of the work, an effective applicability of the dilatometric method for analyzing the steel structural state and choosing the optimal mode of Q-n-P treatment was demonstrated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.