Закалка хромомолибденовых порошковых сталей

Одним из основных видов термической обработки сталей является закалка. В данном разделе излагаются полученные авторами результаты исследования возможности применения закалки к спеченной стали ЖГр1, легированной разным количеством карбидообразующих элементов - хромом и молибденом.

Температура нагрева под закалку для большинства сталей определяется в первую очередь положением критических точек А1 и А3. Использование обычной диаграммы состояния железо - углерод с учетом влияния легирующих элементов для порошковых сталей затруднительно, поскольку, как было показано в предыдущем разделе, твердый раствор порошковых сталей характеризуется высокой неоднородностью и по сути такие стали представляют набор микроучастков с различным химическим составом. Поэтому конкретно для каждой исследуемой стали были определены температурные интервалы перлито-аустенитного превращения на вакуумном дилатометре со скоростью нагрева 5-6 град/мин. Значения критических точек Ac1 и Ac3 для исследуемых сталей представлены ниже:

Из приведенных данных следует, что по мере увеличения содержания хрома и молибдена критические точки смещаются в область более высоких температур. Это свидетельствует об увеличении степени легированности, так как хром и молибден повышают критические точки Ac1 и Ac3.

Температуру закалки варьировали в интервале Ac1 + (30-150)°С через 20-30 °С. Образцы нагревали в атмосфере водорода до заданной температуры и выдерживали в течение 20-25 мин, после чего закаливали в воде при интенсивном перемешивании. С закаленных образцов удаляли поверхностный слой толщиной ~ 0,2 мм и измеряли твердость. Аналогичным образом устанавливали оптимальное время выдержки при нагреве под закалку с выбранных температур, варьируя время от 5 до 50 мин. Оптимальные режимы закалки и соответствующая им твердость приведены ниже:

Из приведенных данных следует, что по мере увеличения содержания легирующих элементов оптимальная температура закалки возрастает, а время выдержки увеличивается. Можно также заметить, что твердость закаленных образцов по мере увеличения содержания легирующих элементов падает и у высоколегированных сталей не превышает HRC 40-50. Согласно металлографическим и рентгенографическим исследованиям в процессе спекания хромомолибденовых сталей образуется много первичных труднорастворимых специальных карбидов, которые не успевают раствориться в процессе нагрева под закалку. Известно, например, что кубический карбид Me23С6 растворяется при температуре 1100 °С и значительное количество его может сохраняться до более высоких температур, а тригональный карбид Me7C3 может оставаться в стали вплоть до температуры плавления. В результате того, что карбидная фаза связывает часть углерода, количество его в твердом растворе уменьшается следующим образом: сталь ЖГр1 - 0,77 %; ЖГр1Х2 - 0,74 %;ЖГр1М2 - 0,66%; ЖГр1Х2М2 - 0,68 %; ЖГр1Х5М5 - 0,35 %; ЖГр1Х5М10 - 0,27 % и ЖГр1Х12М2 - 0,28 %. Обеднение матрицы углеродом приводит при закалке к образованию малоуглеродистого мартенсита и троостита, снижающих твердость стали.

Кроме того, как было показано ранее, неоднородность твердого раствора, характерная для хромомолибденовых спеченных сталей, снижает устойчивость переохлажденного аустенита и смещает мартенситную точку в область более высоких температур.