Влияние толщины заготовки для автомобильного диска на структуру и свойства стали 10ХФТБч

Abstract

RU: Цель. Для колесного производства разработана высокопрочная марка низколегированной стали, в основе которой использован углерод, марганец, кремний, титан, фосфор, ванадий, ниобий, хром. Необходимо установить закономерности влияния толщины заготовок и степени легирования на структуру и механические свойства опытной стали 10ХФТБч на верхнем и нижнем пределе содержания легирующих элементов и указать пути дальнейшего повышения показателей прочности и пластичности стали 10ХФТБч. Методика. Испытания проводили на листовых заготовках толщиной от 3,0 до 11,0 мм. Термическая обработка заключалась в нагреве до 900 оС, последующей выдержкой 1,5 мин/мм и охлаждения на воздухе. Механические свойства определяли на стандартных разрывных образцах по ГОСТ 1497-84 на разрывной машине МУП-20 при нагрузке 5 т и скорости движения активного захвата 2,5 мм/мин. Исследование структуры стали и соотношение структурных составляющих феррит-перлит образцов определяли с помощью программноаппаратного комплекса, в состав которого входит световой инвертированный микроскоп «AXIOVERT 200 MAT» с автоматической системой анализа изображений «Видео-Тест-Металл». Проводилась фотосъемка структуры образцов на растровом электронном микроскопе «SUPRA 40 WDS». Результаты. Установлено, что сталь 10ХФТБч имеет ферритную структуру с незначительным количеством перлита и сохраняет достаточно высокую пластичность при разных толщинах. Однако, при содержании легирующих элементов на верхнем пределе ТУ размер зерна и, соответственно, пластичность сохраняются при больших выдержках в процессе рекристаллизационного отжига. В результате исследований микроструктуры установлено, что повышение содержания легирующих элементов в стали способствует измельчению зерна после рекристаллизационного отжига, соответственно, с 4.. .5 баллов до 6.. .7 балла. Увеличение толщины листа с 3,0 мм до 5,0 мм сопровождается снижением предела прочности стали 10ХФТБч как в продольном, так и в поперечном направлении. При увеличении толщины листа до 11,0 мм наблюдали монотонное увеличение предела прочности. Пластические же характеристики имеют явный экстремум при толщине 9,0 мм. Изучение фрактограмм поверхностей разрушения продольных и поперечных образцов показало, что образцы толщиной 3,0 мм имели разнозернистую структуру характерную

UK: Анотація. Мета. Для колісного виробництва розроблена високоміцна марка низьколегованої сталі, в основі якої використаний вуглець, марганець, кремній, титан, фосфор, ванадій, ніобій, хром Необхідно встановити закономірності впливу товщини заготовок і ступеня легування на структуру і механічні властивості дослідної стали 10ХФТБч на верхньомуі нижньому межі змісту легуючих елементів і вказати шляхи подальшого підвищення показників міцності і пластичності сталі 10ХФТБч. Методика. Випробування проводили на листових заготівках товщиною від 3,0 до 11,0 мм. Термічна обробка полягала в нагріванні до 900 оС, наступною витримкою 1,5 хв/мм і охолодження на повітрі. Механічні властивості визначали на стандартних розривних зразках за ГОСТ 1497-84 на розривної машині МУП-20 при навантаженні 5 т і швидкості руху активного захоплення 2,5 мм/хв. Дослідження структури сталі і співвідношення структурних складових ферит-перліт зразків визначали за допомогою програмно-апаратного комплексу, до складу якого входить світловий інвертований мікроскоп «AXIOVERT 200 MAT» з автоматичною системою аналізу зображень «Відео-Тест-Метал». Проводилась фотозйомка структури зразків на растровому електронному мікроскопі «SUPRA 40 WDS». Результати.Встановлено, що сталь 10ХФТБч має феритної структуру з незначною кількістю перліту і зберігає досить високу пластичність при різних товщинах. Однак, при вмісті легуючих елементів на верхній межі ТУ розмір зерна і, відповідно, пластичність зберігаються при великих витримках в процесі рекристалізаційного відпалу. В результаті дослідженьмікроструктури встановлено, що підвищення вмісту легуючих елементів в сталі сприяє подрібненню зерна після рекристалізаційного відпалу, відповідно, з 4 ... 5 балів до 6 ... 7 бала. Збільшення товщини листа з 3,0 мм до 5,0 мм супроводжується зниженням межі міцності сталі 10ХФТБч як у поздовжньому, так і в поперечному напрямку. При збільшенні товщини листа до 11,0 мм спостерігали монотонне збільшення межі міцності. Пластичні ж характеристики мають явний екстремум при товщині 9,0 мм. Вивчення фрактограм поверхонь руйнування поздовжніх і поперечних зразків показало, що зразки товщиною 3,0 мм мали різнозернисту структуру характерну для незавершеного процесу рекристалізації. Поряд з дрібнозернистою структурою присутні великі зерна свідчать про прояв збиральної рекристалізації. Більш рівнозернисту структуру мали зразки сталі 10ХФТБч товщиною 5,0 мм. Найбільш рівнозерниста структура відповідала зразкам товщиною 7,0 і 9,0 мм. Наукова новизна. Отримані нові наукові дані про вплив товщини заготовок і ступеня легування на структуру і механічні властивості сталі 10ХФТБч. Практична значимість. Встановлено параметри рекристалізаційного відпалу дослідної сталі 10ХФТБч для підвищення показників пластичності.

EN: Purpose. For the wheeled production the high-strength brand of low-alloy steel is worked out, a carbon, manganese, silicon, titan, phosphorus, vanadium, niobium, chrome, is used in basis of that. It is necessary to set conformities to law o f influence of thickness of purveyances and alloying degree on a structure and mechanical properties of an experience steel of 10ХФТБч on the top and lower limit of maintenance of alloying elements and to specify 10ХФТБч became to the way of further increase of indexes of durability and plasticity. Methodology. Tests conducted on sheet purveyances in from 3,0 to 11,0 mm. thick Heat treatment consisted in heating to 900 оС, by subsequent self-control 1,5 mines/of mm and cooling on air. Mechanical properties determined on standard break standards for ГОСТ 1497-84 on the break machine of МУП- 20 at loading of 5 ton and rates of movement of active capture a 2,5 mm/min Research of structure became and correlation o f structural constituents the ferrit-pearlite of standards was determined by means of complex in the complement of that the light inverted microscope of "AXIOVERT 200 enters MAT" with the automatic system of analysis of images "Video-test-metal". Photography of structure of standards was conducted on SEM of "SUPRA 40 WDS". Findings. It is set that steel of 10ХФТБч has a ferritic structure with the negligible quantity of pearlite and saves high enough plasticity at different thicknesses. However, at maintenance of alloying elements on a top limit that the size of grain and, accordingly, plasticity are saved at large self-controls in the process of the recrystallization annealing. As a result o f researches microstructures are set that the increase of maintenance of alloying elements in steel assists growing of grain shallow after the recrystallization annealing, accordingly, from 4...5 points a to 6...7 point. Increase of thickness of sheet with a 3,0 mm a to 5,0 mm is accompanied by the decline of tensile strength 10ХФТБч became both in longitudinal and in transversal direction. At the increase of thickness of sheet a to 11,0 mm looked after the monotonous increase of tensile strength. Plastic descriptions have an obvious extremum at a thickness 9,0 mm. The study of fractograph surfaces of destruction longitudinal and transversal standards showed that standards in a 3,0 mm thick had had a different structure characteristic for the uncompleted process of recrystallization. Along with a fine-grained structure large grains are present testifying to the display of collective recrystallization. More equiaxed structure was had standards became a 10ХФТБч thickness 5,0 mm. The most equiaxed structure corresponded to the standards in 7,0 thick and a 9,0 mm. Originality. New scientific data are got about influence of thickness of purveyances and alloying degree 10ХФТБч became on a structure and mechanical properties. Practical value. The parameters of the recrystallization annealing of an experience steel of 10ХФТБч are set for the increase of indexes of plasticity.