Page 26 - Міністерство освіти і науки України

24

оптимізації за опором пошкоджуваності, тобто за циклічною в’язкістю руйнування.
Враховуючи, що сталі К1 і К2 містять 0,58…0,60 % вуглецю, а також літературні
дані стосовно подібних сталей з високою ударною в’язкістю KCV і статичною
в’язкістю руйнування K , можна рекомендувати, що для підвищення опору
IC
пошкоджуваності в таких сталях необхідно зменшити вміст вуглецю до
0,52…0,53%.
У третьому підрозділі проведено аналіз сталей з дисперсійним нітридним
зміцненням. Досліджено сталі з пониженим вмістом вуглецю (табл. 4, варіанти Н2,
Н4, Н5), які порівнювали зі стандартною сталлю (варіант Н1). Легували ванадієм в
діапазоні 0,09–0,23% і азотом в діапазоні 0,006–0,018%, а сумарний вміст цих
4
елементів в сталі характеризували параметром [V‧N]‧10 (див. табл. 4).
Усі сталі пройшли термічну обробку шляхом нормалізації та наступного
відпуску в інтервалі 450-650 ºС. Температуру аустенізації для різних варіантів
сталей вибирали, виходячи з рівноважної температури розчинення нітридванадієвої
фази, а також результатів дослідження впливу температури в інтервалі 850-1000ºС
на інтенсивність зростання розміру зерна аустеніту. На цій підставі вибирали
температуру аустенізації 880 ºС для сталі варіанту Н1; 900 ºС – Н2; 930 ºС – Н3;
950 ºС – Н4 і Н5.

Таблиця 4. Хімічний склад (мас. %), механічні характеристики та
пошкоджуваність сталей з нітридним зміцненням +20 -40
Сталь С Si Mn V N [V N]    KCV KCV K K ˟ 10 %
.
D,
P
th
fc
0,2
B

4
-4
10
МПа
%
2
Дж/см
MПa‧ м
˟
Н1 0,63 0,18 0,76 0,13 0,006 8,1 843 486 16,8 17 8 6,5 73 40,0 8,2
Н2 0,56 0,22 0,87 0,09 0,013 11,6 756 547 22,2 48 46 – – – –
Н3 0,63 0,13 0,65 0,13 0,012 15,6 789 520 14,6 28 26 – – – –
Н4 0,57 0,27 0,85 0,17 0,013 22,1 877 592 17,0 26 26 6,6 87 50,4 2,0
Н5 0,61 0,26 0,65 0,23 0,018 41,9 810 520 18,7 23 8 6,6 83 44,4 5,4

Отримані залежності зміни механічних характеристик стандартної сталі
(варіант Н1) від температури відпуску після нормалізації показали, що при її
підвищенні міцність сталі має тенденцію до зниження, що традиційно
супроводжується ростом пластичності. Ударна в’язкість залишається практично
-40
незмінною, але проявляється схильність сталі до окрихчення: значення KCV
помітно нижчі порівняно з KCV +20 . Тому температура відпуску 450 ºС була вибрана
оптимальною для цієї сталі. Для сталі варіанту Н2 з пониженим вмістом вуглецю та
невеликим сумарним вмістом ванадію і азоту спостерігаються високі пластичність
та ударна в’язкість, які також слабо реагують на температуру відпуску. При цьому
-40
значення KCV +20 і KCV менше різняться між собою, ніж для сталі Н1. Проте
внаслідок зменшення вмісту вуглецю суттєво знижується міцність цієї сталі,
демонструючи деяке підвищення в інтервалі температур відпуску 450-500 ºС, що
може бути пов’язане з виділенням вторинних фаз при розпаді -твердого розчину.
Зростання сумарного вмісту ванадію і азоту в сталях Н3 і Н4 зумовлює підвищення
їх міцності і за пониженого вмісту вуглецю сталь варіанту Н3 за цією