СТРУКТУРНЫЕ ФАКТОРЫ УПРОЧНЕНИЯ УГЛЕРОДИСТОЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ У8А ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

В работе представлены результаты изучения структурных факторов упрочнения углеродистой инструментальной стали У8А при циклическом тепловом воздействии. Изучено влияние высокотемпературной термоциклической обработки с неполными фазовыми превращениями на её структуру и физико-механические свойства. Проведены металлографические исследования с применением методов цветного травления, сравнительный фазовый анализ образцов из стали У8А после традиционной закалки и ТЦО с последующим двухчасовым отпуском при температуре 200 °С. Сравнивали строение и состав образцов, имеющих одинаковые значения твердости – 60НRCэ, но различные значения ударной вязкости КС. Анализ микроструктуры, определение морфологии составляющих, осуществляли при помощи программного комплекса «Thixomet PRO» и металлографического микроскопа «Carl Zeiss Axio Observer Z1m». Установлено, что в результате ТЦО происходят следующие основные изменения: изменяется структура стали (происходит перераспределение структурных составляющих, значительно снижается содержание остаточного аустенита (более чем в 3 раза), снижается общее количество карбидов (в 1,5 раза), происходит их измельчение, сфероидизация и перераспределение в объёме); снижается уровень внутренних напряжений; основным местом зарождения трещин являются большие частицы карбидов, основным путем распространения трещин – межфазные границы “α-фаза-карбид” и внутрифазные границы в α-фазе. Измельчение, сфероидизация и перераспределение карбидов затрудняет зарождение микротрещин и их распространение. В результате всех этих структурных изменений, происходящих под воздействием ТЦО, значительно повышается ударная вязкость и сохраняется высокая твердость стали. Окончательная ТЦО стали У8А по оптимальным режимам приводит к повышению ее ударной вязкости до 7-8 раз при сохранении высокой твердости. При небольшом увеличении длительности процесса ТЦО технология термообработки по сравнению с традиционной (закалкой и отпуском) обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости инструмента в 1,5-2 раза и более.