Дослідження механізму впливу мікроструктури зносостійкої пластини на в'язкість
Зносостійкі пластини відпалюють для отримання мартенситної структури, але для великих інструментів утворюється бейнітна структура за рахунок повільної швидкості охолодження. Утворення верхнього бейніту призводить до зниження в'язкості, що викликано переважним виділенням карбідів на передній частині межі зерен аустеніту. Щоб задовольнити сучасні потреби довговічності та якісних інструментів, існує сувора вимога щодо забезпечення міцності за допомогою мікроконтролю. Щоб з’ясувати вплив швидкості охолодження після аустенізації на мікроструктуру, особливо на розмір зерен бейніту, виділення та дифузію карбіду, а також міцність зносостійкої пластини, дослідники провели дослідження та аналіз у цьому відношенні.
Хімічний склад сталей AISI H13, H10 і H19, використаних у поточному дослідженні, наведено в таблиці 1. Ці сталі відливають у злиток після плавки в електродуговій печі, кують до розмірів, наведених у таблиці 1, при питомій теплоті кування більше 6 , а потім відпалюють при 850 градусах C. Зразок вирізають від центру матеріалу гарячої ковки до квадратного кута або поверхні, а його координати паралельні поздовжній.
Утворення бейніту при різних швидкостях охолодження після аустенізації H13 і H10 при 1200 градусах і H19 при 1140 градусах вивчали за допомогою спостереження за мікроструктурою, зміни розміру та вимірювання твердості.
Після загартування та відпустки при різних швидкостях охолодження для HRC44 були виміряні в’язкість плоского деформаційного руйнування K1c, швидкість дифузії втомної тріщини, значення ударної напруги за Шарпі, температура переходу крихкості V-подібного тесту за Шарпі.
Випробування на в’язкість до плоского деформаційного руйнування було проведено із зразком зносостійкої пластини шириною 30 мм, а також було проведено два типи випробувань на втому:
(1) Випробування на зростання втомної тріщини того самого типу зразка з використанням випробування на в’язкість руйнування під плоскою деформацією; Використовується втомна передтріщина, яка утворюється під час циклічного розтягування з частотою 550-20 кг під змінним навантаженням зі швидкістю 5 тижнів на секунду.
(2) Випробування на втому при обертальному згині, гладкий зразок Φ10 мм використовується для обертання зі швидкістю 3000 циклів/с, щоб отримати криву SN.
Згідно з JISZ2202 No.3, випробування на удар за Шарпі проводили на зразках з U-подібними надрізами. Випробування на крихкість за Шарпі проводилися з використанням зразків ASTM A307 в діапазоні температур 20 ~ 300 градусів. Відсоток залишкового аустеніту визначали методом рентгенівської дифракції. Вміст і розмір залишкових карбідів визначали шляхом картографічного аналізу.
Результати випробувань показують, що міцність цих зносостійких пластин можна покращити за допомогою таких методів: покращення структури мартенситної та бейнітної планки та покращення ефективного розміру зерна, затримка оптимального виділення карбідів уздовж межі зерен вихідного аустеніту та бейніту , перешкоджаючи щільному розподілу дрібних карбідів типу MC і M2C в матриці, знижуючи процентний вміст залишкових карбідів і зменшуючи їх розмір. Зменшення швидкості охолодження призводить до поступового збільшення ширини решітчастої структури бейніту, що призводить до перетворення бейніту з сланцевого в зернистий і призводить до погіршення в'язкості. Серед випробуваних сталей сталь H13 має найвищу в'язкість, яка тісно пов'язана з надзвичайно низькою щільністю дрібних карбідів у матриці, надзвичайно малим розміром залишкових карбідів та надзвичайно низьким процентним вмістом.
