Термомеханическая обработка стали Р18

В. С. ТОМСИНСКИЙ, В. А. НЕКРАСОВ, В. С. МАЛЫГИН, Л. А. БИХАНСКИЙ
Пермский политехнический институт
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 7. 1967 г.

В настоящей работе изучалось влияние температуры и степени деформации на структуру и свойства быстрорежущей стали Р18 (0,74% С, 0,23% Мn; 0,25% Si; 4,12% Сr; 17,63% W; 1,11% V; 0,024% S; 0,017% Р).

После деформации свободной ковкой со степенями 25,50 и 75% были получены образцы 7,5×7,5×90 мм. Аустенизацию проводили при 1275 °С, а пластическую деформацию — при 900, 1000, 1100, 1200 и 1275 °С. До температур деформации образцы подстуживали в камерной печи, затем деформировали одним ударом и немедленно закаливали в масле.

Трехкратный отпуск проводили при 560 °С. Определяли предел прочности на изгиб, стрелу прогиба на базе 60 мм и твердость, а также — по стандартной методике — красностойкость при 600, 620, 640, 660 °С.

Рис.1. Влияние степени деформации на предел прочности при изгибе. Цифры у кривых обозначают температуру деформации.

На рис. 1 показано изменение предела прочности в зависимости от степени и температуры деформации. Эффект высокотемпературной термомеханической обработки наблюдается при температурах деформации 1200-1100 °С и деформации 25%. При деформации 50 и 75% мелкие микротрещины развиваются в видимые макротрещины, что снижает прочность. После ВТМО по режиму: аустенизация при 1275 °С, деформация 25% при 1100 °С, немедленная закалка и трехкратный отпуск при 560 °С 1 ч были получены значения σ_из в среднем 440 кГ/мм². Данные показывают, что после исследованных режимов обработки значения стрелы прогиба мало изменяются (1,5-2 мм). С понижением температуры деформации до 1100 °С предел прочности повышается, но дальнейшее понижение температуры деформации приводит к снижению прочности, очевидно, из-за интенсивного выделения и коагуляции карбидной фазы (рис. 2).

Рис.2. Влияние температуры деформации на предел прочности при ε=25%.

Степень деформации в %	Температура деформации в °С	HRC после нагрева при температуре в °С
		600	620	640	660
0	1275	61,5	57	50	44
	1200	59	55	48	42
	1100	56	51	46	41
	1000	56	51	44	40
	900	56	51	44	40
25	1275	60	56	50	45
	1200	58	54	48	42
	1100	56	51	46	41
	1000	55	50	44	41
	900	53	46	44	41
50	1275	60	56	50	44
	1200	58	54	48	42
	1100	56	52	46	41
	1000	55	51	45	41
	900	53	46	41	40
75	1275	59	56	48	44
	1200	58	54	48	42
	1100	56	52	46	41
	1000	55	51	45	41
	900	53	46	41	40

Деформация аустенита при высокой температуре ускоряет образование и коагуляцию карбидной фазы (рис. 3), что способствует обеднению аустенита углеродом и легирующими элементами и, следовательно, понижает красностойкость (см. таблицу).

Изменение степени обжатия при высокотемпературной термомеханической обработке почти не влияет на твердость стали Р18, однако понижение температуры деформации уменьшает твердость.

Рис.3. Микроструктура стали Р18 после ВТМО и трехкратного отпуска при 560 °С (×350): температура деформации 1100 °С: а) ε=0%; б) ε = 25%; в) ε=50%; г) ε=75%.

Влияние различных режимов высокотемпературной термомеханической обработки на механические свойства быстрорежущей стали следует связывать прежде всего с изменениями в тонком строении стали, а также с карбидообразованием и перераспределением легирующих элементов между α-твердым раствором и карбидной фазой.

ВТМО при всестороннем сжатии позволяет повысить стойкость инструментов из стали Р18 на 40-50% [1]. Сталь P18 была подвергнута ВТМО со степенями деформации 25, 50, 75% при 1100 °С без предварительной аустенизации при 1275 °C. После такой обработки предел прочности повысился на 40% (с 253 до 364 кГ/мм²), а стрела прогиба и красностойкость не изменились по сравнению с этими же характеристиками после стандартной обработки (закалка от 1275 °С и последующий трехкратный отпуск при 560 °С).

Выводы. 1. После высокотемпературной термомеханической обработки быстрорежущей стали Р18 по оптимальному режиму предел прочности при изгибе равен 440 кГ/мм², а после стандартной обработки 250 кГ/мм².
2. Понижение температуры деформации приводит к обеднению твердого раствора углеродом и легирующими элементами, способствует выделению и коагуляции карбидной фазы и резко снижает красностойкость.
3. Высокотемпературная термомеханическая обработка с деформацией при 1100 °С на 25% без предварительной аустенитизации при 1275 °С повышает предел прочности на 40%; стрела прогиба остается неизменной по сравнению со стандартной обработкой
4. ВТМО не повышает красностойкость стали Р18.

Список литературы:

1. Снитковский М. М. и др.»МиТОМ», 1963, № 9.