ЗАКАЛКА СТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ИЗ МЕЖКРИТИЧЕСКОГО ИНТЕРВАЛА ТЕМПЕРАТУР (МКИТ)

Анотація

В последние годы в связи трудностями в приобретении применяемых для ремонта оборудования листовых среднеуглеродистых улучшаемых сталей начали использовать строительные низколегированные стали. Однако в состоянии поставки они не обеспечивают требуемую долговечность деталей машин из-за сравнительно невысоких прочностных свойств. Обычно у потребителя их не подвергают термообработке. В данной работе изучалась возможность у строительных сталей 09Г2С, ЕН36, 10Г2ФБ существенно повысить прочностные свойства до уровня среднеуглеродистых улучшаемых сталей при сохранении такой же, как у них пластичности и ударной вязкости.
Обычно закалка доэвтектоидных сталей проводится с температур, несколько превышающих Ас3. Это относится и к строительным сталям. Известны работы по закалке сталей 09Г2С и 10Г2ФБ с температур 1000-1100 оС. Однако такой высокотемпературный нагрев требует значительных энергозатрат. Представляло интерес изучить закалку из МКИТ. Между тем, такая закалка используется лишь для низкоуглеродистых низколегированных сталей, применяемых для глубокой вытяжки. При этом в них строго регламентируется количество мартенсита (25-30 %), чтобы иметь высокую пластичность. В данной работе при закалке из МКИТ исследованных сталей количество мартенсита варьировалось в широких пределах. Охлаждающей средой служила вода. Проводились металлографические исследования и определение механических свойств. Полученные данные показывают, что с повышением температуры нагрева под закалку в МКИТ и, особенно после перехода в аустенитную область, прочностные свойства увеличиваются, а пластичность и ударная вязкость снижается. Это обусловлено увеличением количества мартенсита в структуре и, соответственно, снижением доли феррита. Механические свойства согласно требованиям, предъявляемым к среднеуглеродистым низколегированным сталям, после закалки и высокого отпуска во многих случаях находятся в диапазоне: s0,2 = 750-950 МПа, sв= 900-1000 МПа, d = 10-12 %, y = 40-55 %, KCU = 0,6­1,0 МДВ ж/м2.
Закалка из МКИТ с 800-840 °С исследованных сталей во многих случаях может их удовлетворить, поскольку уровень механических свойств таков: s0,2 = 810-1000 МПа, sв = 930-1100 МПа, d = 10-14 %, y = 54-63 %, KCU = 0,9-1,10 МДж/м2. Закалка из МКИТ является энерго- и ресурсосберегающей термообработкой, поскольку температура нагрева в МКИТ ниже, чем обычно принятая из аустенитной области. Кроме того, при закалке не используется дорогое и неэкологическое масло, а после неё не требуется отпуск, который также энергозатратен. Результаты исследований внедрены в производство и показали свою эффективность. В ряде случаев для получения повышенного уровня прочностных свойств, пластичности и ударной вязкости строительные стали подвергаются закалке и высокому отпуску, который требует дополнительных энергозатрат. В данной работе изучалась возможность получения в исследованных строительных сталях близкого уровня механических свойств за счет применения изотермической закалки, которая обычно к таким сталям не используется. В отличие от того, как это обычно принято, изотермическая закалка проводилась с нагревом в МКИТ. После пребывания 30-60 мин при 760 оС образцы для определения механических свойств охлаждались в воде до 500 оС, а затем выдерживались в печи в течение 30,60 и 90 мин. Такой способ изотермической закалки является экологически чистым, поскольку не требует применения расплавов нитратов или щелочей. Наиболее высокие механические свойства получены у сталей ЕН36 и 10Г2ФБ после изотермической выдержки при 500 оС в течение 60 мин. Они у этих сталей составляют: s0,2=503-570МПа, sВ =615-695 МПа, d=20-22 %, y=73-76 , КСU=1,7-1,8 МДж/м2. Полученные данные показывают целесообразность применения закалки из МКИТ (в том числе изотермической по схеме «вода-печь») как экологически чистой энергосберегающей термообработки.