Wpływ wysokotemperaturowej obróbki cieplno-mechanicznej na strukturę i własności mechanicznej stali Hadfielda 11G12

(1)

ZESZYTY NAUKOWE P O U TECHNIKI ¿ŁĘSKIEJ Seria: MECHANIKA z. 51

______ 1973 Nr kol. 388

Jan Adamczyk

Instytut Metaloznawstwa i Spawalnictwa.

Politechniki Śląskiej Stanisław Król

Wyższa Szkoła Inżynierska w Opolu

WPŁYW WYSOKOTEMPERATUROWEJ OBRÓBKI CIEPLNO-MECHANICZNEJ NA STRUKTURĄ I WŁASNOŚCI MECHANICZNE S TAH HAHFTEIDA 11G12

Streszczenie. Zbadano wpływ wysokotemperaturowej obróbki cieplno- mechanicznej na strukturę i własności mechaniczne dwóch wytopów sta

li Hadfielda 11012 z dodatkiem ok. 0,1# Ti i bez dodatku tego pier

wiastka. Stwierdzono, że w wyniku zastosowanej obróbki następuje wy-', datny wzrost własności wytrzymałościowych i plastycznych stali.

1. Wstęp

Stal Hadfielda [i] po przesyceniu z temperatury 1000°C do 1100°C po

siada strukturę austenitu, cechującego się wysokimi własnościami pla

stycznymi i odpornością na ścieranie pod działaniem dużych nacisków i towarzyszącego im zgniotu [2^-4]. Wysoką odporność na ścieranie uzysku

je się wskutek dużej podatności austenitu manganowego do umocnienia podczas odkształcenia plastycznego na zimno \_2,

5

] oraz częściowej prze

miany martenzytycznej przy dużych gniotach [j>] lub dużych szybkościach odkształcenia [7]. Początkowo uważano, że umocnienie stali wysokcman- ganowych podczas odkształcenia plastycznego związane jest z procesami wydzielania węglików lub innych faz międzymetalicznych w płaszczyznach poślizgu, utrudniającymi odkształcenie plastyczne. Badania nie po

twierdziły jednak obecności takich faz, jeśli temperatura odkształce

nia nie przekracza 100°C. Jednocześnie stwierdzono,że umocnienie zwię

ksza się podczas odkształcania plastycznego stali w temperaturach -196°C i -269°C, tj. w warunkach wykluczających przebieg procesów wy-

(2)

M. J. Adamczyk, S, Król

działania. Otte [b] wskazał na możliwość umocnienia stali austenitycz

nych manganowych w wyniku przemiany martenzytyczne j f — — & lub^1—

oraz segregacji węgla i wydzielania węglikćw • na dyslokacjach. Wyka

zano jednak, że nawet przy dużych stopniach odkształcenia plastyczne

go, zarówno w temperaturze pokojowej jak i w -196°C i -269°C ilość two

rzącego się martenzytu c< i fi jest niewielka i nie tłumaczy dużej zdol

ności stali do umocnienia zgniotowego [6, 9]. Schumann [i 0]wykorzystu

jąc model dyslokacyjny przemiany sieci A1 w A3 opracowany dla prze

miany alotropowej kobaltu przez Seegera [li] zaproponował następujący przebieg reakcji podczas przemiany martenzytycznej stali wysokomanga- nowych: f — »-dyslokacje — ►błędy ułożenia— »-fi— ►cf. Szczegółowa ana

liza przemiany martenzytycznej w tych stalach została dokonana także w pracach 12-14 .

V

Odkształcenie plastyczne stali Hadfielda w temperaturze pokojowej z dużymi gniotami prowadzi do osiągnięcia wysokiej twardości ok. 450 do 500 HV,vwytrzymałości na rozciąganie ok. 150 kG/mm2 i granicy plastycz- ności ok. 130 kG/mm . Jednocześnie z tym następuje gwałtowny spadek własności plastycznych, tj. wydłużenia, przewężenia i udarności [15].

Podwyższenie własności wytrzymałościowych bez obniżenia plastyczności stali jest możliwe w wyniku wysokotemperaturowej obróbki cieplno-mechanicznej [16-I9J, wskutek zwiększenia gęstości dyslokacji oraz wy

stąpienia struktury drobnoziarnistej, wynikającej z procesów poligonizacji i rekrystalizacji.

W pracach [2O-21J zwrócono uwagę na umocnienie stali Hadfielda w wyniku wysokotemperaturowej obróbki cieplno-mechanicznej. Na przykład omawiana stal po austenityzowaniu w 1100°C, wytrzymaniu w kąpieli sol

nej o temperaturach 900°C i 800°C przez 45 minut, walcowaniu i przesy- p

caniu w wodzie osiąga wytrzymałość ok. 100 kG/mm , granicę plastyczno-

2 2

ści ok. 50 do 60 kG/mm , twardość ok. 300 HV i udamość ok.24 kQn/cm , Własności mechaniczne stali w tym stanie zależą od temperatury, szyb

kości i czasu odkształcenia plastycznego [i 6-17, 2o] .

r Celem pracy jest określenie wpływu wysokotemperaturowej obróbki cieplno-mechanicznej z dużymi szybkościami odkształcenia plastycznego na strukturę i własności mechaniczne stali Hadfielda.

(3)

Wpływ wysokotemperaturowej obróbki cieplno-mechanicznej.». 25

2. Badania własne

2.1. Materiał do badań, obróbka cieplna 1 cieplno-mechaniczna próbek*

Badania przeprowadzono na dwóch wytopach przemysłowych stali Had- fielda 11G12, wprowadzając do jednego z nich dodatek tytanu w ilości ok. 0,1$. Skład chemiczny badanych stali zawiera tablica 1.

Próbki o wymiarach 100x100x18 mm odlano do form piaskowych, a na

stępnie po zakrzepnięciu i ostudzeniu do temperatury pokojowej oraz o- czyszczeniu pocięto na odcinki próbne o wymiarach zależnych od stoso

wanego stopnia gniotu podczas obróbki cieplno-mechanicznej. Część pró

bek nagrzewanych wolno w zakresie temperatur 600 do 1050°C, tj. z szybV kością ok. 150°C/godz. i wygrzanych w 1050°C przez 30 minut przesycono w wodzie. Pozostałe próbki po nagrzaniu w wymienionych warunkach i wy

grzaniu w temperaturze 1050°C przez 30 minut chłodzono w spokojnym po

wietrzu do zakresu temperatur 900 do 650°C ze stopniowaniem co 50°C, a następnie poddano kuciu w tych temperaturach z 20, 3 0 , 40, 50 i 75$

stopniem gniotu. Cza3 kucia zależnie od stosowanego stopnia gniotu wy

nosił od 7 sekund - dla małych stopni gniotu do 20 sekund - dla gnio

tów dużych. Po zakończeniu przeróbki plastycznej próbki chłodzono na

tychmiast w wodzie.

2.2. Przebieg badań

W celu zbadania wpływu zastosowanej obróbki cieplno-mechanicznej na strukturę i własności stall przeprowadzono»

b a d a n i a m e t a l o g r a f i c z n e na mikroskopie świetl

nym oraz elektronowym, przy zastosowaniu techniki cienkich folii i dy

frakcji elektronowej. Zgłady do badań metalograficznych wykonano przez szlifowanie 1 polerowanie mechaniczne. Powierzchnie wypolerowane tra

wiono odczynnikiem zawierającym 2 g EeCl^ + 10 ml HC1 + 90 ml C^H^OH, Obserwacji struktury cienkich folii dokonano w mikroskopie elektrono

wym JEM - 6A przy napięciu 100 kV i zastosowaniu przystawki goniome- trycznej. Jednocześnie z obserwacją przeprowadzono analizę dyfrakcyjną folii. Cienkie folie wykor.'no z płytek o grubości ok. 0,3 mm, odcię-

(4)

roa\

Tablica 1 Skład chemiczny badanych stali

Gatunek Skład chemiczny w %

stali C Mn Si P ■ S Cr Ni Ti Cu Mo Al W V N

11G12 1,24 11/19 .0 , 5 0 0,063 0,008 0,16 0,72 0,010 0,07 ślady 0,086 0,04 0,04 0,018

11G12 1.19 1^30 0,64 0,070 0,010 0,28 0,75 0,105 0,10 0,010 0,050 0,02 0,03 0,007

Adamczyk,S,Krdl

(5)

Wpływ wys okotergper&turovra j obróbki oieplno-meohanicgnej»a . ________ 27

tych na przocinarce elektrolskrowęj z próbek obrobionych cieplno-me- ohanloznle. Płytki wstępnie szlifowano na papierach ściernych 1 Ocie

niano chemicznie do grubości ok. 70^ m w odczynnika zawierającym 30 + 50 ca? H202 + 10 on? HgO w temperaturze ok. 60°C. Dalsze Ocienianie 1 polerowanie płytek dokonano w roztworze o składzie: 50 g Cr0o + 460 cm? H^PO^ przy napięciu 38 V i gęstości prądu ok. 3 A/o»2 « Gotowe folie płukano kolejno w 1 % wodnym roztworze HP, w wodzie desty

lowano;), w kwasie octowym lodowatym i w alkoholu metylowym.

p r ó b y t w a r d o ś c i przeprowadzono metodą Vickers a na apa

racie f-my Hauser przy obciążeniu 10 kG i czasie działania obciążenia rówiym 15 sekund.

p r ó b y u d a r n o ś o i przeprowadzono na próbkach typu Mesna- ger przy użyciu młota wahadłowego typu Charpy do 30 kGn przy nastawie

niu na pełny zakres.

p r ó b y r o z c i ą g a n i a przeprowadzono na maszynie wytrzy

małościowej ZDM o maksymalnej sile rozciągającej 10^ kG przy nastawie

niu siłomierza na pełny zakres obciążenia} w badaniach stosowano prób

ki cylindryczne o średnicy 8 mm i długości pomiarowej 80 mm. Pctaiaru umownej granicy plastyczności R_ „ dokonano przy -'ornocy tensometru Mar---

\Jf d

tensa o powiększeniu skali, wydłużeń 1:1000.

3. Vfynlki badań

3.1. Wyniki badań własności mechanicznych

Badane stale w stanie przesycorym z temperatury 1050°C w wodzie po

siadają twardość ok. 210 HV i 200 HV, wytrzymałość na rozciąganie Rm 2

ok, 95 i 98 kG/mm , umowną granicę plastyczności Rn 0 ok, 37 i 35 kQ/

2 2 *

mm , udamość ok. 22 i 28 k&n/cm - odpowiednio stal bez 1 z dodatkiem tytanu. Natomiast wydłużenie i przewężenie Z obu stali prak

tycznie nie różnią się i wynoszą odpowiednio 25 do 30% i 40 do 45%

sunki od 1 do 3).

Duży wpływ na własności mechaniczne badanych stali wywiera obróbka cieplno-meohaniczna, w tym zarówno temperatura przeróbki plastycznej

¥ ° 4

(6)

Twardość, HV

28 J. Adamczyk, S. Król

900 850 800 750 700 650

Temperatura kucia, °C

gniot 20^%

• - gniot 30 %

— gniot 4 0 % - - gniot 50 %

— g n io t 7 5 %

Rys. 1. Wpływ temperatury i stopnia gniotu na twardość stali Hadfielda 1 - stal z dodatkiem 0,155 Ti, 2 - stal bez dodatku tytanu

(7)

Y/pływ wyaokotemperaturov/eJ obróbki cleplno-mechanicznej... 29

g n io t 2 0 % g n i o t 3 0 %

===== gniot 40 % g n i o t 5 0 % g n i o t 2 5 %

800 750 700 650

Temperatura kucia, °C

Rys. 2. Wpływ temperatury i stopnia gniotu na udamość stali fiadfielća 1 - stal z dodatkiem 0,1$ Ti, 2 - stal lez dodatku tytanu

(8)

21

J. Adamczyk, S. Król

8

■ S A A: -Ar

~ -120 C* ^6 .5? -H ’

C c 100 2 1 S 2' =n

«_{o ®}s

*- o. 80

<u rfc C o

cfu

H I O)

<t>

2 u

=» 8 ii 5 -h o

8 s o

40 50 75

stopień gniotu , */<,

Rys. 3, Wpływ stopnia gniotu na własności wytrzymałościowe stali Had- fielda poddanej obróbce oieplno-meohanioznej - w temperaturze 800°C

1 - stal z dodatkiem 0,1% Ti, 2 - stal bez dodatku tytanu

jak i stopień gniotu. Z rysunku 1 wynika, że twardość obu stali zwię

ksza się w miarę obniżania temperatury kucia, przy czym silniejszy wzrost twardości następuje po gniotach średnich. Ogólnie nieco większą twardość w stanie obrobionym cieplno-moohanieznie posiada stal bez do

datku tytanu,

Udarność badanych stali zwiększa się nieco w stosunku do stanu prze», syconego po odkształceniu plastycznym x dużym stopniem gniotu (rys,2).

Po kuciu w zakresie temperatur 900 do ok. 750*0 z małymi i średnimi stopnisai gniotu udaroość stali nieco się zmniejsza, zaś po przeróbce

(9)

Wpływ yrygokotemperaturcwej obróbki cieplno-mechanieznej ..._________ 31

plastycznej w tenperaturach niższych wydatnie maleje. Znacznie większą udamość po obróbce ciepIno-mechanicznej wykazuje stal z dodatkiem ty

tanu (rys. 2 ).

Próby rozciągania stali odkształconych plastycznie w temperaturze 800°C, zapewniającej największą udamość wykazały, że wytrzymałość i umowna granica plastyczności zwiększają się ze wzrostem stopnia gniotu przy czym wyż3ze własności wytrzymałościowe wykazuje stal z dodatkiem tytanu (rys, 3 ). Wydłużenie względne i przewężenie obu stali jest^na

tomiast mało czułe na stosowaną obróbkę oieplno-mechaniczną.

3.2. Wyniki badań strukturalnych

Stale w stanie przesyconym posiadają gruboziarnistą strukturę au

stenitu (rys. 4.) ze znaczną ilością wtrąceń niemetalicznych. W stall z dodatkiem tytanu zaobserwowano takLe ziarniste wydzielenia węglika TiC. Struktura ta ulega znacznej zmianie po obróbce cieplno-mechanioznej. Przy małych i średnich stopniach gniotu następuje fragmentaoja arfc, stenitu, szczególnie w przygranicznych obszarach z i a m (rys. 5 1 6 )«

Obserwacje struktury cienkich folii wykazały, że te obszary z i a m po-t siadają strukturę poligonalną o dużej gęstości dyslokacji na granicach subziam i znacznie mniejszej wewnątrz bloków (rys. 7 i'S). lokalnie występują także ziarna zrekrystalizowane, otoczone zgniecionym auste

nit em o dużej gęstości dyslokacji (rys. 9). Udział objętościowy z i a m zrekrystalizowanych zwiększa się ze wzrostem stopnia gniotu.przeprowa

dzonej przeróbki plastycznej (rys. 1 0 ), aż do wystąpienia oałkowioie zrekrystalizcn.anej struktury drobnoziarnistej - po gniocie 75$ (rys.

11). Zrekrystalizowany austenit oeohujo się znaozną gęstością dysloka

cji, szczególnie w otoczeniu granic bliźniaczych (rys. 12 i 13) i gra

nic z i a m (rys. 14). Gęstość dyslokacji w ziarnach austenitu zwiększa się po odkształceniu plastycznym stali w temperaturach niższych (rys.

1 5 ), przy czym po gniotach małych i średnich lokalnie na granioaeh z i a m występują wydzielenia cementytu (rys, 16). W stali z dodatkiem tytanu zaobserwowano także drobne wydzielenia węglika PiC, zarodkujące na dyslokacjach (rys. 15). Wydzielenia te posiadają uprzywilejowaną

(10)

(11)

Wpływ wysokotemperaturowe j obrób Id. cieplno-mechanlcznej... 33

Opis rysunków

Nr rys.

Obróbka cieplna

i cieplno-mechaniczna Struktura

Powię

kszenie X

4

Przesycanie 1050°C/woda Gruboziarnista struk

tura austenitu ze znaczną ilością v/trą- ceń niemetalicznych

100

5

Austenityzowanie w 1050°C, chłodzenie w spokojnym powietrzu do 800°C, kucie w tej temperaturze z 20$ stop

niem gniotu oraz ozię

bianie w wodzie

Fragmentacja austeni

tu w przygranicznych strefach gruboziarni

stego roztworu stałe

go 100

6

Austenityzowanie w 1050°C, chłodzenie w spokojnym powietrzu do 800°C, kucie w tej tem

peraturze z 40$ stop

bianie w wodzie

Austenit o zmiennej wielkości ziarn w układzie pasmowym, zgodnym z kierunkiem przeróbki plastycznej|

znaczna ilość Yrtrąceń niemetalicznych

100

7

Austenityzowanie w 105CPC, chłodzenie w spokojnym powietrzu do 800°C, kucie w tej temperaturze z 30$

stopniem gniotu oraz oziębianie w wodzie

Austenit spoligonizo- wany o znacznej gę

stości dyslokacji w wydłużonych subziar- nach przygranicznych obszarów gruboziar

nistego roztworu stałego f

36000

8

Austenityzowanie w 1050°0, chłodzenie w spokojnym powietrzu do 80CPC, kucie w tej tem

peraturze z 30$ stop

bianie w Y/odzie

Austenit spoligonl- zowany o v/ydłużonych i równooslowych sub~

ziamach w przygra

nicznych obszarach grubo ziarnis tego roztworu stałego f

36000

(12)

i . .■/Samczyk, S, Kn51

R y s . 12 R y s . 13

(13)

Wpływ wysokotemperaturowej obróbki ciepino-mechanicznej.. 35

Opis rysunków

Nr rys.

Obróbka cieplna

i cieplno-mechaniczna Struktura

Powię

kszenie X

9

Austenityzowanie w 1050°C chłodzenie w spokojnym powietrzu do 800°C, kucie w tej temperaturze z 30%

stopniem gniotu oraz oziębianie w wodzie

Zrekryst alizowane ziar

no roztworu stałego fi , otoczone austenitem 0 dużej gęstości dys

lokacji

36000

10

Austenityzowanie w 1050°C, chłodzenie w spokojnym powietrzu do 800°C, ku

cie w tej temperaturze z 50^5 stopniem gniotu oraz oziębianie w wodzie

Opis jak dla rys. 6

100

11

Austenityzowanie w 1050°C chłodzenie w spokojnym powietrzu do 800°C, ku

cie w tej temperaturze z 75% stopniem gniotu oraz oziębianie w wodzie

Austenit drobno

ziarnisty z wtrące

niami niemetalicz

nymi 500

12

Zr e krysta li zowane zbliźniaozone ziar

no austenitu 0 dużej gęstości dyslokacji przed czołem bliź

niaka

18000

13

Zbliźniaozone ziar

no austenitu 0 znacznej gęstości dyslokacji w po

bliżu granic bliź

niaczych

36000

(14)

(15)

Wpływ wysokotemperaturowej obróbki cieplno-mechanicznej.. 37

Opis rysunków

Nr rys.

Obróbka cieplna

i cieplno-mechanlczna Struktura

Powię- ks zenie

X

14

cie w tej temperaturze z 7555 stopniem gniotu oraz oziębianie w wodzie

Układy dyslokacji w pobliżu granic ziarn zrekrystalizowanegó

austenitu 22000

a

15

cie w tej temperaturze z 7555 stopniem gniotu oraz oziębianie w wodzie

Duża gęstość dyslo- • kac ji w zrekrystali- zowanym austenicie}

na dyslokacjach wi

doczne bardzo drobne wydzielenia węglika

TiC} płaszczyzna fo

lii

36000

b Wyws kaźnikowany dy-

fraktogram z rys. 1 5a a

16

.Austenityzowanie w 1050°C chłodzenie w spokojnym powietrzu do 70CPC, lcu- cie w tej temperaturze z 5055 stopniem gniotu oraz oziębianie w wo

dzie

Pasemkowe i ziarnis

te wydzielenia ce

mentytu na granicach z i a m zrekrystalizo- wanego austenitu 0 dużej gęstości dyslo

kacji; orientacja z i a m (110) i (211) austenitu oraz (31 o) Fe^C

50000

b Wywskaźnikowany dy-

fraktogram z rys. I6a

(16)

¿8 J. Adamczyk, S. Król

orientacją przestrzenną z osnową, a mianowicie: (111) f || (001) TiC [ l 1 ° ] f || [ l 1 o ] TiC.

'4. Dyskusja wyników

Przeprowadzone badania pozwoliły na dokonanie analizy zmian struk

turalnych i określenie ich wpływu na własności mechaniczne stali pod

danych obróbce cieplno-mechaniczneJ. Stale w stanie przesyconym z tem

peratury 1050°C w wodzie posiadają strukturę austenitu gruboziarniste

go ze znaczną ilością wtrąceń niemetalicznych, zaś stal z dodatkiem tytanu zawiera ponadto niewielką ilość ziarnistych wydzieleń węglika TiC. Yiłasności stali vr tym stanie odpowiadają wymaganiom normy BN-68/

0631-04, przy czym stal z dodatkiem tytanu posiada nieco większą udar- ność (rys. 1 do 3). Potwierdza to wyniki licznych prac [2 , 3, 22-25], wskazujących na korzystne oddziaływanie małych dodatków tytanu na wła

sności mechaniczne stali wysokotnanganowych. Istotny T/pływ na własności wytrzymałościowe i plastyczne badanych stali wywiera wysokotemperatu

rowa obróbka cieplno-mechaniczna, przeprowadzona szczególnie z dużymi stopniami gniotu. Stale poddane kuciu z 75/5 stopniem gniotu w badanym zakresie temperatur osiągają w stosunku do stanu przesyconego wzrost własności mechanicznych, a mianowicie: wytrzymałości o ok. 20 i 25$, umownej granicy plastyczności o ok. 80 i 11055 - odpowiednio stal bez i z dodatkiem tytanu oraz udamości średnio o ok. 1555 (rys. 1 do 3)»Twar

dość, wydłużenie i przewężenie stali zmieniają się nieznacznie. Ten wy

datny wzrost własności wytrzymałościowych i udamości związany Jest z występowaniem drobnoziarnistej struktury stali o znacznej gęstości dys

lokacji (rys. 11 do 14), utworzonej w wyniku rekrystalizacji austenitu silnie odkształconego plastycznie na gorąco. Krótki czas kucia oraz natychmiastowe oziębienie stali po odkształceniu plastycznym wstrzymu

ją wzrost ziarn oraz ograniczają przebieg procesów dyfuzji i anihilacji dyslokacji. Stąd austenit stali odkształconych w niższych tempera

turach nie doznaje rekrystalizacji a Jedynie zdrowienia i w y k a z u j e

strukturę siatkową o dużej gęstości dyslokacji (rys. 15 i 16,).Odkształ

cenie plastyczne z mniejszymi stopniami gniotu prowadzi do wystąpienia struktury austenitu o zmiennej wielkości ziarn.

(17)

Wpływ wysokotemperaturowej obróbki cieplno-mechanlcznej 39

Jak widać na rys. 5 1 6 grube ziarna austenitu o dużej gęstości dys

lokacji (rys. 9 ) otoczone są spoligonizowanymi ziarnami drobnymi (rys.

10) o ilości zwiększającej się ze wzrostem stopnia gniotu. Wskazuje to że w tych warunkach podczas kucia na gorąco z małymi stopniami gniotu zachodzi głównie nawrót, polegający na anihilacji dyslokacji w wyniku poślizgu poprzecznego dyslokacji śrubowych i wspinania progów dysloka

cyjnych oraz dyslokacji krawędziowych, a tylko w przygranicznych obsza

rach odkształconych ziarn austenitu - poligonizacja i rekrystalizacja.

Potwierdza to zwiększająca się gęstość dyslokacji w ziarnach austenitu stali odkształconej plastycznie w niższych temperaturach,gdzie aktywo

wane cieplnie procesy nawrotu przebiegają trudniej. Powoduje to, że własności plastyczne a szczególnie udamość stali poddanych kuciu na gorąco w temperaturach niższych od 800°C z małymi i średnimi stopniami gniotu gwałtownie się zmniejsza (rys. 2). Ze wzrostem stopnia gniotu zwiększa się energia odkształcenia plastycznego, ułatwiając tym samym przebieg poligonizacji (rys. 6 do 8) oraz zapoczątkowanie rekrystali

zacji (rys. 9 ). V/ ślad za tym następuje łagodniejszy spadek własności plastycznych stall obrobionych cieplno-mechanicznie. Czynnikiem powo

dującym obniżenie udamości stali po obróbce cieplno-mechanicznej prze

prowadzonej w stosunkowo niskich temperaturach, może tyć także obec

ność na granicach z i a m austenitu pasemkowych wydzieleń cementytu (rym.

16), utworzonych podczas chłodzenia stali w spokojnym powietrzu z 1050°C do temperatury kucia.

V /n io s k a .

V7 wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono:

Stale przesycono w wodzie z temperatury 1050°C posiadają gruboziar

nistą strukturę austenitu i następujące własności mechaniczne: wytrzy- 2

małość na rozciąganie R o’:. 95 i 90 ku/mm , umowną granicę plastycz

ni ^

2

ności R~ „ ok. 37 i 35 kG/mm', udamość ok. 22 i 28 k&n/cn , wydłuże- 0,2

nie ok. 25 i 30,5 i przewężenie 40 i 45,5 - odpowiednio ' al be i z do

datkiem tytanu.

Istotny wpływ na własności mechaniczno wywiera wysokotemper--.t:tro..*. o' ••-ó'c!cr. zioplno-mechaniczna, prowadząca przy dużych r.iiotack d<-

(18)

40 J. Adamczyk, 3. Król

pienia drobnoziarnistej struktury austenitu, zaś przy gniotach małych i średnich do wytworzenia struktury austenitu o zmiennej w/ielkości ziarnj w pierwszym przypadku dominują bowiem procesy rekrystalizacji, zaś w drugim nawrót i poligonizacja.

Optymalne własności mechaniczne a mianowicie wytrzymałość na roz- ciąganie Ii ok. 115 i 123 kG/mm , umowmą granicę plastyczności Rn „2

m 2 2

ok. 64 i 78 kG/mm i udarność 25,5 i 31,8 lcGią/cm osiągają odpoviednio stale bez i z dodatkiem tytanu po kuciu w zakresie temperatury 800 do 850°C z 75i$ stopniem gniotu.

Obniżenie własności plastycznych stali obrobionych cieplno-mechanicznie w niższych temperaturach spowodowane jest trudniejszym prze

biegiem procesów aktywowanych cieplnie tj. rekrystalizacji, poligonizacji i nawrotu oraz wydzielaniem na granicach z i a m austenitu cemen

tytu pasemkowrego.

Stal Hadfielda z dodatkiem ok. 0,1/ Ti posiada wyższe v/łasności me

chaniczne zarówmo w stanie przesyconym jak i obrobionym cieplno-mechanicznie.

LITERATURA

1. Hadfield R.A.s J. Iron Steel Inst., II, 1888, 41.

2. Manganese Steel, Oliver and Boyd, Edinburgh, London 1956.

3. V/Lasow, W.J., Komolowa E.F.: Litaja vysokomargancev/istaja Stal, Maszgis, 1963.

4. Moulin L., Lacoude M. i innis Rev. Metall., 67, 5, 1970, 4 65.

5. Berns K.: Arch. Eisenhütten»., 38, 7, 1967, 547 .

6. Imai Y., Saito T.: Sei. Rep. Res. Inst. Tohoku Univ., seria A, 14, 2, 1962, 104.

7. (--- ): Metal Treatm., 29, 202, 1962, 286.

8. Otte H.M.s Acta Metallurgica, 6, 1957, 614.

9. Iunoshin J., Saito T.: Journal Japan Inst. Metals, 5, 1962, 208.

10. Schumann H.: Neue Hütte, 7, 1962, 735.

(19)

y/pływ wysokot emp eraturowej obróbki cieplno-mechanioznej... 41

11. Seeger A.: Dislocations and Mechanical Properties of Crystals, J.

Wiley, New - York, 1957.

12. Łysak Ł.J., Hikolin B.I.: Fizyka Metałł. i Hetałłow., 22,- 5,. 1966, 730.

13. Łysak Ł.J., Hikolin B.I.: Fizyka Metałł. i Metałłow., 20, 4, 1965, 540.

14. Łysak Ł.I., Nikolln 3.1.s Fizyka Metałł. i Metałłow., 19, 11, 1965 669.

15. V/oronowa N.A., Maszinson J.Z.: Izw. Yfyzsz, Uczeb. Zaw. Cziomaja Metałłurgia, 4, 1967, 111.

16. Bernstein M.Ł.s Termomechaniczeskaja obrabotka spławów, Izd. "Me- tałłurgia" t. U , 1968.

17. Bernstein M.Ł.: Stal, 2, 1972, 157.

18. Duckworth W.E.: Jour, of Metals, 8, 1966, 915.

19. Assonow A.D.: Obróbka cieplna części maszyn, Warszawa 1972.

20. GrigorldLn W.I. i inni: Izw. Wyzsz. Uczeb. Zaw. Cziornaja Metałłur

gia, 4, 1967, 110.

21. Czerniak S.S. i inni: Metałłow. i Term. Obrąb. Metałłow, 9, 1970, 59.

22. Dawidów N.G.j Metałłow i Term. Obrąb. Metałłow, 2, 1968, 70.

23. Kaszczjejew W.N. i inni: litiejnoje proizwodstwo, 5, 1969, 4.

24. Durmała Z.: Przegląd odlewnictwa, 7, 1963, 182.

25. Stransky K.: Slevarenstvi, 12, 5, 1964, 173.

(20)

42 J. Adamczyk, S. Kr<51

BittwiKLE 3LLC0KQTEiallEPATyPHGk TEPL.OuEXAHkkEUKOu CEPAEGTKk HA CTPyKTypy k ¿¿EXAHkHEOKkE G3CLCT3A CT AJTki rAH^EJILflA 1 1 T 1 2

P e 3 is m e

k c c j i e f l O B a H o BSHHKHe B H C o K O T e u n e p a T y p H o i t T e p M o M e x a m t y e c - : k o h o6p a6o T K K BTMO H a c T p y K T y p y h M e x a H n u e c K n e c b o h c t b b f l B y x n jia B O K c t m h r a s < i > e j i i > s a 11 ["12 c s o O a B i c o i i C 1 /3 T i h <5e3 A0(5aBKH t h t a n a » 0 6 p a 3 U H n o c j i e H a r p e B a s o 1 0 5 0 c C h o x J i a - scseHHH H a B 0 3 s y x e s o S 0 0 - 6 5 0 c 0 n o s s e p r a J i H C b KOBKe c 0 6- acaTHeM 2 0 , 3 0 , 4 0 , 5 0 h 75% h n o c s e s o B a T e s b H o i i 3a x a n K e b b o s s . O n p e s e x e H o , h t o B C s e s e T B e n pH M eH eH o ii KEMO n p o n c x o s H T 3a u e T H o e n oB H iu eH H e h p o h h o c t h b i x c b o h c t b ii n s a c T K H H o c T v s c t a * jieH o

INFLUENCE OF HIGH-TEMPERAOTRE THERMO-MECHANICAL TREATMENT

ON STRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE HATFIELD STEEL 11G12

S u m m a r y

Investigation of the influence of high-temperature thermomechanical treatment on the structure and mechanical properties two types of Had- field steel - one without Ti and another with addition of about 0,1%

Ti, has been carried out. Specimens, after heating in 1100°C and coo

ling in the air to 850-800°C were strained with 25%, 50% £u>d 75% plas

tic deformation, and then quenched in the water to the room temperatu

re. It has been found, that these treatment conditions, Improve me

chanical properties of the Hadfield steel.