ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.771:621.785.3
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-1-62-72
Аннотация
Для получения структуры зернистого перлита применяется сфероидизирующий отжиг стали. Сфероидизация цементитных пластин протекает в два этапа: деление карбидных составляющих на части и собственно сфероидизация. Трансформация пластинчатого перлита происходит при длительных временных выдержках (от 2–4 ч и более) при температурах сфероидизации (А1 ≈ 727оС). Это вызвано, в первую очередь, двухэтапным протеканием процесса. Процесс сфероидизации влияет не только на форму, но и на размер карбидов. Для получения необходимого размера глобулей цементита контролируется скорость нагрева и охлаждения, а для окончания процесса трансформации – время выдержек при определенных изотермических температурах. В статье представлены результаты исследования влияния длительности временных выдержек при циклическом (маятниковом) сфероидизирующем отжиге бунтового проката из подшипниковой стали ШХ15 на степень полноты трансформации пластинчатого перлита в зернистый. Исследования проводились на катанке диаметром 6,5 мм, прокатанной по усовершенствованному режиму, позволяющему получить исходную мелкодисперсную перлитную структуру с межпластинчатым расстоянием 0,126–0,235 мкм и размером пластин цементита не более 0,08 мкм. Цель работы заключалась в определении влияния времени изотермических выдержек при циклическом сфероидизирующем отжиге на полноту и качество трансформации пластинчатого в зернистый перлит. При этом использовались четыре экспериментальных режима со временем изотермических циклических выдержек на 10, 25, 50 и 75% (соответственно режимы № 1–4) меньше действующего режима. Установлено, что режимы № 1-3 позволяют получить 100%-ю сфероидизацию пластинчатого перлита катанки. В режиме № 4 эффект формирования структуры 100% зернистого перлита не достигнут, однако дробления пластин цементита не выявлено, что свидетельствует об одноэтапном процессе сфероидизации.
Ключевые слова
подшипниковая сталь, сфероидизирующий отжиг, исходная структура, пластинчатый перлит, маятниковый (циклический) отжиг, время циклических изотермических выдержек, обезуглероженный слой, цементитные пластины и глобули
Для цитирования
Совершенствование технологии сфероидизирующего отжига бунтового проката из подшипниковой стали / Савченко С.А., Ковалёва И.А., Астапенко И.В., Сычков А.Б. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №1. С. 62-72. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-1-62-72
1. Долженков И.Е., Долженков И.И. Сфероидизация карбидов в стали. М.: Металлургия, 1984. 143 с.
2. Гуляев А.П. Термическая обработка стали. 2-е изд. М.: Машгиз, 1960. 495 с.
3. Накано Т., Каватани Х. О росте сфероидизации карбидов в высокоуглеродистой и низколегированной стали // Тэцу то хаганэ. 1972. Т. 58. №. 14. С. 2012.
4. Долженков И.Е. Пути существенного сокращения времени (продолжительность) и улучшения качества сфероидизации карбидов в стальной металлопродукции // Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия: Стародубовские чтения. 2011. №. 58. С. 262-267.
5. Bhadeshia H. Steels for bearings // Progress in materials Science. 2012, vol. 57, no. 2, pp. 268-435.
6. Смирнов М.А., Счастливцев В.М., Журавлев Л.Г. Основы термической обработки стали: учеб. пособие. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. 495 с.
7. Качество катанки подшипниковой стали после двухстадийного охлаждения / Яценко Ю.В., Емченко B.C., Pеус B.A., Лихов В.К. // Сталь. 1985. №. 6. С. 62-63.
8. Оптимизация технологии отжига ускоренно охлажденной ШХ15 / Ляшенко В.П. и др. // Сталь. 1989. №. 6. С. 71-74.
9. Влияние параметров сфероидизирующего отжига на структуру подшипниковой стали / Салтыков Л.Н., Климушкина Л.А., Куликов М.С. и др. // Сталь. 2003. №4. С.64-65.
10. Раузин Я.Р. Термическая обработка хромистой стали. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. 277 с.
11. Зинченко С.А., Ибрагимов А.У. Термоциклический сфероидизирующий отжиг подшипниковой стали // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сб. науч. тр. XII Междунар. науч.-практ. конф., Курск, 19–20 марта 2015 года. В 4-х т. / отв. ред. Горохов А.А. Курск: Закрытое акционерное общество «Университетская книга», 2015. Т. 2. С. 144-147.
12. Влияние исходной структуры бунтового проката из подшипниковой марки стали на равномерность получения структуры после сфероидизирующего отжига / Савченко С.А., Ковалева И.А., Гузова И.А., Сычков А.Б. // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2023. Т. 79. № 3. С. 251-260. DOI: 10.32339/0135-5910-2023-3-251-260.
13. Влияние струк¬туры бунтового проката из подшипниковой стали на его структуру и поверхностное обезуглероживание после сфероидизирующего отжига / Савченко С.А., Ковалева И.А., Гузова И.А., Сычков А.Б. // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. 2022. № 21. С. 133-144.
14. Совершенствование технологического процесса производства подшипниковых марок стали на стане 370/150 / Путеев В.С., Савченко С.А., Панковец И.А., Возная В.И., Астапенко И.В. // Литье и металлургия. 2021. № 3. С. 65-73. DOI: 10.21122/1683-6065-2021-3-65-73.
15. Исследование факторов, способствующих снижению карбидной неоднородности в под-шипниковых марках стали / Панковец И.А., Савченко С.А., Возная В.И. и др. // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. № 7. С. 804-810. DOI: 10.32339/0135-5910-2021-7-804-810.
16. Особенности формирования мелкодисперсной структуры бунтового проката подшипниковой стали / Савченко С.А., Ковалева И.А., Астапенко И.В., Сычков А.Б. // Черные металлы. 2024. № 4. С. 65-73. DOI: 10.17580/chm.2024.04.05
17. Study on rolling and hot delivery spheroidizing annealing of GCr15 bearing steel / Huang Z. Y., Du L. X., Li M. Z. et al. // J. of Materi Eng and Perform. 2023, vol. 32, pp. 7779-7784. DOI: 10.1007/s11665-022-07656-w.
18. Design of online spheroidization process for 1.0C-1.5Cr bearing steel and microstructure analysis / Li Z. X., Li C. S., Ren J. Y. et al. // Metall. Mater. Trans. A. 2018, vol. 49, pp. 1782-1794. DOI: 10.1007/s11661-018-4511-9.
19. Effects of annealing on carbides size and distribution and cold formability of 1.0C-1.5Cr bearing steel / Li Z. X., Li C. S., Zhang J. et al. // Metall. Mater. Trans. A. 2015, vol. 46, pp. 3220-3231. DOI: 10.1007/s11661-015-2904-6.
20. Effect of prior microstruc¬tures on cementite dissolution behavior during subcritical annealing of high carbon steels / Zhao X.-Yu, Zhao X.-M., Dong C., Yang Y., Han H. // Metals and Materials International. 2022, vol. 28, iss. 6, pp. 1315–1327. DOI: 10.1007/s12540-021-00983-y.