О корреляции ударной вязкости литых вагоностроительных сталей с коэрцитивной силой

Размещено на http://www.allbest.ru/

О КОРРЕЛЯЦИИ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ ЛИТЫХ ВАГОНОСТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ С КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛОЙ

Г.В. Бида

Россия, г. Екатеринбург

В вагоностроении для изготовления боковых рам вагона, надрессорных балок, корпусов автосцепки, тяговых хомутов широко применяются литые малоуглеродистые низколегированные стали 20Л, 20ГЛ, 20ГТЛ, 20ФЛ, 20Г1ФЛ и 20ФТЛ. Согласно ТУ 24.05.486-82 и ТУ 3-331-85 для достижения необходимых структуры и уровня механических свойств они могут подвергаться нормализации (нагреву при 930 ⁰С с охлаждением на воздухе), либо термоулучшению (закалке от 930 ⁰С в воде с последующим отпуском при 630 ⁰С). Неразрушающий магнитный контроль прочностных и пластических свойств литых вагоностроительных сталей внедрен на ГУП «ПО Уралвагонзавод» и рассмотрен в [1-5].

Для повышения вязкости и хладостойкости литых деталей вагона разрабатывали малоперлитные стали 08ХГФЛ и 08ХГТЛ [6-9]. В процессе их разработки исследовали температурные зависимости ударной вязкости сталей различного химического состава (в пределах марок сталей) после разных термических обработок (близких к технологическим). Параллельно на образцах измеряли коэрцитивную силу и оценивали вид корреляционных связей между и , соответствующих различным температурам Т ударных испытаний.

Образцы из указанных сталей различного химического состава в литом состоянии разделили на три группы. Одну подвергли нормализации от =950 , вторую - закалке от = 950 , третью - такой же закалке с последующим отпуском при = 400…650 . Далее на образцах вырезали круглый (U-образный) надрез (ГОСТ 9454-78, тип I) и определяли ударную вязкость при температурах +20, 0, -20, -40 и -60 (сталь 08ХГФЛ) и +20, 0, -20, -40 (08ХГТЛ).

На рис. 1 приведены поля корреляции ударной вязкости при Т = 20, 0, -20 и -40 (а) - (г) сталей 08ХГФЛ и 08ХГТЛ с коэрцитивной силой , а для стали 08ХГФЛ - аналогичное поле (д). Рис. 2 представляет усреднённые линии (), рассчитанные по методу наименьших квадратов для стали 08ХГФЛ при разных температурах (а) и аналогичные линии совместно для обоих марок сталей (б). Из рис. 1 и 2 видно, что корреляционные поля для этих марок сталей практически совпадают. Различаются они при Т = - 40 в области повышенных значений (для этого случая на рис. 2б участок корреляционной линии для стали 08ХГФЛ представлен пунктиром). При Т = 20 (рис. 1а) связь ударной вязкости с коэрцитивной силой при низких убывающая и далее она ослабевает, хотя уровень здесь довольно высок. Понижение Т приводит к резкой убыли в области низких значениях и постепенному снижению её общего уровня. В области низких и высоких значений ударная вязкость (особенно для стали 08ХГТЛ) становится ниже условного браковочного минимума 0,3 МДж/м ². При Т < 0 связь ударной вязкости литых сталей с - кривая с максимумом. В целом, пониженные значения ударной вязкости при низкой коэрцитивной силе соответствуют нормализованному состоянию стали. Здесь наблюдали ферритную структуру с небольшими участками перлита. Высокая коэрцитивной сила присуща закалённому состоянию (бейнит с участками феррита) (рис. 3).

Повышенные значения KCU при средних соответствуют состоянию стали после закалки и последующего отпуска (бейнит с ферритом и участками коагулированных карбидов).

Для проката из малоуглеродистых и низколегированных сталей с феррито-перлитной структурой (в пределах существующих технологий сталеплавильного и прокатного производств) также наблюдали связь ударной вязкости с коэрцитивной силой в виде кривой с максимумом [10]. Убыль KCU при низких коэрцитивных силах здесь обусловлена укрупнением ферритного зерна, а при высоких - игольчатыми структурами - бейнитом или мелкоигольчатым видманштеттовым ферритом [11-16].

Из рис. 1а видно, что при < 5... 5,5 А/см ударная вязкость резко возрастает и остаётся существенно выше браковочного минимума при более высоких значениях коэрцитивной силы. При Т = 0 уже наблюдается убыль в области < 3,5 А/см (рис. 1б). В интервале примерно от 3 А/см до 6 А/см ударная вязкость выше условного браковочного минимума и её уровень может проконтролирован по коэрцитивной силе. Для интервал годности металла соответствует 3,5 А/см < < 6,5 А/см (рис. 1в). Для и - этот интервал примерно такой же (рис. 1г, д). До Т = - 20 характер связи () различается мало; при более низких Т ударная вязкость стали 08ХГТЛ более низка по сравнению со сталью 08ХГФЛ как при низких, так и при высоких значениях (рис. 1г).

Таким образом, для литых малоуглеродистых низколегированных хромом, марганцем, ванадием и титаном сталей в нормализованном и термоулучшенном состояниях между ударной вязкостью и коэрцитивной силой существует корреляция, аналогичная малоуглеродистым и низколегированным сталям в горячекатаном состоянии. При Т намного превышающих порог хладноломкости имеет место отрицательная однозначная связь ударной вязкости с коэрцитивной силой. Понижение Т способствует понижению KCU металла с крупным зерном и зависимости KCU() принимают вид кривой с максимумом. Дальнейшее понижение Т приводит к снижению KCU металла с любой структурой.

Исследуемые здесь стали 08ХГФЛ и 08ХГТЛ - экспериментальные. Для более полного анализа характера корреляции ударной вязкости литых вагоностроительных сталей с коэрцитивной силой следовало бы провести исследования на металле из применяемых марок сталей в производственном потоке.

вагон низколегированный сталь вязкость

Литература

1. Башкиров Ю.П., Вайс И.А., Бида Г.В., Сакович Е.Д., Иванский А.Э., Стрелянов В.Е. Неразрушающий метод контроля механических свойств отливок из стали 20Г1ФЛ после нормализации. - Дефектоскопия, 1985, № 3, с. 21-25.

2. Вайс И.А., Башкиров Ю.П., Иванский А.Э., Бида Г.В., Сакович Е.Д., Стрелянов В.Е. Неразрушающий магнитный метод контроля механических свойств литых сталей. I. Построение корреляционных моделей. - Дефектоскопия, 1987, № 2, с. 23-29.

3. Вайс И.А., Башкиров Ю.П., Иванский А.Э., Бида Г.В., Сакович Е.Д., Стрелянов В.Е. Неразрушающий магнитный метод контроля механических свойств литых сталей. II. Практическое применение корреляционных моделей. - Дефектоскопия, 1987, № 3, с. 30-34.

4. И.А.Вайс, Ю.П.Башкиров, Г.В. Бида, А.Э.Иванский, Г.Д.Муравьёва. Неразрушающий магнитный метод контроля механических свойств литых сталей. III. Экспериментальная проверка результатов моделирования. - Дефектоскопия, 1988, № 9, с. 86-90.

5. Бида Г.В., Вайс И.А., Сотников В.К., Башкиров Ю.П. Разработка магнитного метода контроля механических свойств стали марки 20ФТЛ. - Дефектоскопия, 1990, № 3, с. 24-29.

6. Михалёв М.С., Бернштейн Л.И., Житова Л.П., Пейрик Х.И., Сипер А.С. Хладостойкая литая сталь. - Литейное производство, 1978, № 1, с. 11-13.

7. Ярошенко Н.И., Петик А.С., Подоляко Н.В., Житова Л.П. Повышение и стабилизация механических характеристик стали вагонных отливок. - Литейное производство, 1979, № 6, с. 9-11.

8. Бернштейн Л.И., Михалёв М.С., Сипер А.С., Житова Л.П., Пейрик Х.И. Механические и технологические свойства литой хладостойкой стали 08ХГФЛ. - Литейное производство, 1980, № 6, с. 7.

9. Гольдштейн М.И., Житова Л.П., Попов В.В. Влияние карбонитридов титана на структуру и свойства малоуглеродистых сталей. - ФММ, 1981, т. 51, вып. 6, с. 1245-1252.

10. Аронсон Э.В., Бида Г.В., Камардин В.М., Михеев М.Н., Самохвалова Л.З. О возможности неразрушающего контроля ударной вязкости проката из малоуглеродистых и низколегированных сталей. - Дефектоскопия, 1978, № 6, с. 66-72.

11. Аронсон Э.В., Бида Г.В., Камардин В.М., Михеев М.Н., Самохвалова Л.З., Царькова Т.П. К исследованию возможности неразрушающего контроля ударной вязкости проката из малоуглеродистых и низколегированных сталей. - Дефектоскопия, 1980, № 5, с. 48-59.

12. Камардин В.М., Бида Г.В. Влияние технологии прокатки на характер связи механических свойств сталей 09Г2, 20К, Ст3сп с коэрцитивной силой. - Деп. № 235-В88. - М. ВИНИТИ, 1987. - 38 с.

13. Бида Г.В., Камардин В.М. Об использовании магнитных свойств, связанных с обратимыми процессами при перемагничивании для неразрушающего контроля вязких свойств проката. - Дефектоскопия, 1990, № 11, с.50-56.

14. Бида Г.В., Камардин В.М. Неразрушающий контроль вязких свойств проката. - Дефектоскопия, 1991, № 7, с.10-21.

15. Бида Г.В., Камардин В.М. Физическое обоснование контроля ударной вязкости проката из малоуглеродистых и низколегированных сталей. - Дефектоскопия, 1995, № 10, с. 3-31.

16. Бида Г.В. Неразрушающий контроль механических свойств стального проката. (Обзор). II. Контроль вязких свойств. - Дефектоскопия, 2005, № 5, с.54-76

17. Гуляев А.П. Ударная вязкость и хладноломкость конструкционной стали. - М.: Машиностроение., 1969. - 69 с.

Размещено на Allbest.ru