Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням

Анотація

Виконано корегування хімічного складу штампової сталі для високих температур експлуатації (вище 700 °С) з регульованим аустенітним перетворенням при експлуатації (РАПЕ) для реалізації її зміцнення за механізмом дисперсійного твердіння (старіння). За базову обрана сталь 3Х3Н8М7Ф, в якій гартування та наступне старіння не призводило до такого зміцнення. Враховано, що для реалізації дисперсійного твердіння сталі з РАПЕ слід в загартованому стані забезпечити переважно аустенітну (а не мартенситну) структуру, що не забезпечувалося для базової сталі. В результаті зміни в цій сталі вмісту Mn, Ni та C визначено, що потрібним умовам задовольняє сталь 4Х3Н3Г6М7Ф (95 % аустеніту після гартування при переважно феритній основі у відпаленому стані). Встановлена здатність вказаної сталі зміцнюватись при старінні. Зростання міцності визначали за високотемпературними випробуваннями на розтяг після старіння (без проміжного охолодження зразків до кімнатної температури), що є особливістю випробувань сталей з РАПЕ. Найбільше зміцнення (порівняно з загартованим станом) забезпечує термічна обробка за режимом: гартування 1150 °С, 2 години, масло та наступне старіння 725 °С, 2 години (при температурі випробувань 750 °С s_0,2 зростає до 674 МПа, s_В до 697 МПа). Таке зміцнення відбувається за рахунок виділення при старінні дисперсних частинок фази Лавеса типу Fe₂Mo та карбіду типу VС. В зістареному стані сталь зберігає аустенітну структуру при високих температурах, а при охолодженні нижче 200 °С відбувається γ → α перетворення за мартенситною кінетикою і набуває твердості 49 HRC. За досягнутими характеристиками високотемпературної (700…900 °С) міцності сталь 4Х3Н3Г6М7Ф вдвічі перевищує високотеплостійку штампову сталь 5Х3В3МФС (ДИ23) і не поступається жароміцному сплаву ХН35ВТЮ (ЭИ787). Це забезпечує можливість ефективного використання її замість серійних теплостійких штампових сталей мартенситного класу при температурах експлуатації вище 700 °С.