Дослідження закономірностей формування структури та механічних властивостей сталей при термічній обробці

Abstract

UK: Актуальність роботи. Використання економно легованих боровмісних сталей, істотно розширює обсяги виробництва високоміцних виробів, одержуваних методами холодного об'ємного штампування. Існуючі способи підготовки металу до холодної пластичної деформації включають операцію сфероїдизуючого відпалу, що характеризується високими енергетичними та тимчасовими витратами. Крім цього традиційні способи підготовки низьковуглецевих сталей до холодної деформації мають такі недоліки: великі витрати електроенергії та газу при відпалу в печах, невисока продуктивність, складність забезпечення рівномірного нагріву та охолодження металевих заготовок, а також забруднення навколишнього середовища. Перспективний напрямок – електротермічна обробка сталевих заготовок, відмінною особливістю якої є високі швидкості нагріву металу. Для розробки швидкісних режимів сфероїдизуючого відпалу низьковуглецевих сталей потрібне знання закономірностей формування структури та властивостей при нагріві та охолодженні. Мета дослідження. Дослідження критичних точок та виявлення особливостей впливу швидкостей охолодження недеформованого аустеніту на об'ємну частку структурних складових сталі 20Г2Р. Методика. При вивчені закономірностей структуроутворення використовували диференційно-термічний метод з подальшим дослідженням мікроструктури та твердості зразків сталі. Результати. Одержано кількісну та якісну картину структуроутворення при нагріві та охолодженні боровмісних сталей. Експериментально підтверджено можливість розробки швидкісних режимів сфероїдизуючого відпалу низьковуглецевих сталей з отриманням рівномірного розподілу глобулей цементиту у феритній матриці. Проведені дослідження і аналіз отриманих даних дозволив виконати графічний аналіз структуроутворення досліджуваних сталей вказаного хімічного складу та отримати кількісний вміст структурних складових при охолодженні з різними швидкостями недеформованого аустеніту сталі. Отриманні результати експериментальних досліджень структуроутворення можуть бути використані для розроблення різних режимів термічної обробки з окремого нагріву боровмісних сталей.

EN: The relevance of the work. The use of economically alloyed boron-containing steels significantly expands the production volumes of high-strength products obtained by cold bulk stamping methods. Existing methods for preparing metal for cold plastic deformation include the operation of spheroidizing annealing, which is characterized by high energy and time expenditures. Additionally, traditional methods of preparing low-carbon steels for cold deformation have several drawbacks: high consumption of electricity and gas during annealing in furnaces, low productivity, difficulty in ensuring uniform heating and cooling of metal blanks, and environmental pollution. A promising direction is the electrothermal treatment of steel blanks, distinguished by high metal heating rates. To develop high-speed spheroidizing annealing regimes for low-carbon steels, it is necessary to understand the laws governing the formation of structure and properties during heating and cooling. Purpose. To investigate critical points and identify the peculiarities of the influence of cooling rates of undeformed austenite on the volumetric fraction of structural components of 20Mn2B steel. Methodology. In studying the regularities of structure formation, the differential thermal method was used, followed by the investigation of the microstructure and hardness of steel samples. The results. A quantitative and qualitative picture of structure formation during heating and cooling of boroncontaining steels was obtained. The possibility of developing high-speed spheroidizing annealing regimes for lowcarbon steels with the achievement of a uniform distribution of cementite globules in the ferritic matrix was experimentally confirmed. Conducted research and analysis of the obtained data allowed for graphical analysis of the structure formation of the studied steels of the specified chemical composition and to obtain the quantitative content of structural components during cooling at different speeds of undeformed austenite of the steel. The results of experimental studies of structure formation can be used to develop various regimes of thermal treatment with separate heating of boron-containing steels.