РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Химический состав исследуемых сталей
В качестве объекта для исследований были выбраны углеродистые и низколегированные марки сталей текущего производства комбинатов "Криворожсталь", "Запорожсталь", Западно-Сибирского металлургического комбината, Волгоградского стале-проволочно-канатного завода.
Химический состав приведен в табл. 2.1.1
При выборе формы и размеров образцов для исследования старались максимально приблизиться к натурным образцам промышленных видов проката, с учетом их конструктивных особенностей и условий эксплуатации.
Изучение структурных изменений и комплекса свойств тонколистового проката в процессе деформирования, осуществляли на образцах, имеющих форму полос шириной 20-25 мм (в зависимости от требований ГОСТ 9651 на образцы), при толщине равной толщине листа (0,6-2,2 мм). Образцами при исследовании структуры и свойств стержневой и проволочной арматуры (гладкой и профилированной) служили отрезки стержней или проволоки с номинальным диаметром равным готовому изделию.
2.2. Схемы термических и термомеханических обработок
Для изучения характера деформационного упрочнения сталей в процессе пластического формоизменения, анализа структурных изменений внутреннего строения металла, стали подвергали различным обработкам, включающим определенное чередование нагревов, выдержек, охлаждений, деформаций при различных температурах и скоростях.
Таблица 2.1
Содержание элементов
№ п/пМарка сталиCMnSiSPCrNiCuN2AlTi123456789101112131. Рафини-рованное железо0,010,0370,0090,0040,002-0,0190,022---2. 08кп0,060,250,010,0230,0080,010,010,030,0050,0090,0013. 0,060,210,410,0360,0080,04-0,10,007--4. 0,060,710,280,0280,0170,040,030,050,0080,0190,0295. 0,070,760,370,0400,0220,090,080,170,0070,0450,0026. 0,070,250,010,0180,0070,010,010,030,0040,0160,0017. 08пс0,070,290,0270,0330,01------8. 10кп0,120,500,310,030,015-0,01-0,006--9. 0,130,510,210,0240,030-0,010,03---10. 15кп0,160,420,210,0270,0020,070,02----11. 20кп0,200,450,220,0250,0040,050,04----12. 0,230,390,230,0220,0030,040,010,05---13. 20ГС0,211,071,010,0130,0130,0110,070,16---14. 20ХГС20,260,981,980,0420,0400,90,200,30---15. 0,240,961,950,0410,0390,910,300,30---16. 0,251,081,920,0450,0380,930,280,29---17. 30ХГС20,270,731,740,0400,0400,920,280,22---18. 0,270,741,740,0330,0350,890,310,25---19. 33ХГС0,320,761,120,0300,0310,880,290,27---20. 0,330,731,120,0230,0270,910,270,25---21. 350,360,530,190,0210,0190,07--0,0084--22. 500,500,620,210,070,0240,02-0,110,004--23. 600,600,730,320,0030,0150,080,070,07---24. 650,660,430,280,0360,010,05-0,11---25. У80,760,620,250,0420,0300,05-0,11---26. 0,800,250,230,0110,0120,100,100,10---27. У90,850,270,250,0240,010,060,100,100,008--28. 0,860,200,170,0200,0020,050,050,10---29. 0,880,400,240,0200,0110,050,050,06---
Измерение температуры нагрева и выдержки металла в определенной среде осуществляли: для температурного интервала - 1000С - +5000С с использованием ртутных термометров ТЛ-15, КТЗ, 5000С и выше с использованием хромель-алюмель и платино-платинородиевых термопар.
При изучении влияния температуры смотки катанки на ее структуру и свойства, замер температуры осуществляли с помощью радиационного пирометра с оптической приставкой "ТЕРА -50".
Карбидную фазу пластинчатой формы различной дисперсности в углеродистых сталях получали за счет поддержания условий изотермичности при распаде переохлажденного аустенита. Для этого углеродистую сталь нагревали до температур на 300С выше критического значения Ас3, (определяемой по диаграмме железо-углерод), выдерживали для выравнивания температуры и химического состава по сечению металла. Длительность выдержки в минутах соответствовала усредненному размеру в мм сечения заготовки стали. После выдержки при температуре Ас3 + 300С металл переносили (без признаков начала распада аустенита) в среду с требуемой температурой, от 680 до 4800С. В качестве охладителя был выбран расплав свинца.
Глобулярный цементит получали после закалки от температур Ас3 + 300С и отпуска при температурах 600-6800С, 1 ч. Формирование сверхмелкозернистой структуры феррита и глобулярного цементита, расположенного по границам зерен получали в результате закалки от температур Ас3 + 300С, отпуска 650-6800С, 1 ч, деформации 17-80 %, отжига 200-6800С. Неравномерное распределение глобулей цементита достигали в результате патентирования (изотермический распад при 480-5000С) деформации 25-90%, отжига 6500С, 1 ч. Для получения в низкоуглеродистых сталях феррито-мартенситных структур или продуктов их распада, стали нагревали в двухфазную феррито-аустенитную область (температура выдержки составила от Ас1 до Ас1 + 50 ? 550С). После охлаждения со скоростью выше критической формировалась ферритная зеренная структура с мартенситными участками, расположенными преимущественно в тройных стыках зерен. Отпуск указанной структуры позволял достигнуть различной степени распада мартенситной фазы.
Получение сложных феррито-цементито-мартенситных структур достигали в результате закалки от температур Ас3 + 300С, отпуска 650-6800С, 1 ч, деформации 30-80 %, нагрева до температур 730-7500С, выдержки 1-10 мин, закалки в воду.
2.3. Исследование внутреннего строения стали
Микроструктурные исследования выполнены на микроскопе МИМ-8М при увеличениях до 2000 (с использованием иммерсионных масел). Электронно-микроскопические - на электронном микроскопе УЭВМ -100К при ускоряющем напряжении до 100 кв. Исследования микроструктуры стали осуществлялис