Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород, Россия

М. Н. Чеэрова, доцент кафедры материаловедения, технологий материалов и термической обработки металлов (МТМиТОМ), канд. техн. наук, эл. почта: gavrita@yandex.ru
Т. В. Нуждина, доцент кафедры МТМиТОМ, канд. техн. наук, эл. почта: vegas.80@mail.ru

На примере технологии изготовления пружинной проволоки из стали 65Г, включающей в себя чередование операций холодной пластической деформации (волочения) и термической обработки, рассмотрены происходящие в материале структурные превращения, приводящие к формированию различных характеристик зерна аустенита и влияющие как на свойства полуфабриката, так и на готовую продукцию в целом. Исследовано влияние деформационного старения, протекающего при холодной пластической деформации, на процессы формирования действительного зерна аустенита при нагреве пружинной проволоки под закалку. Получены зависимости характеристик зерна аустенита (размера зерна, степени его разнозернистости, степени негомогенности и плотности дислокаций) от температуры нагрева при различных исходных состояниях ферритно-цементитной матрицы стали 65Г. Различия в исходных состояниях определяются в зависимости от типа дислокационной субструктуры, формирующейся после предварительной холодной пластической деформации и полноты протекания процессов, происходящих на первом этапе нагрева под закалку (деформационного старения, полигонизации, рекристаллизации в феррите, сфероидизации цементита). Установлено, что при исключении влияния случайности факторов, сопутствующих динамическому деформационному старению, характеристики зерна аустенита значительно улучшаются: получаемое зерно аустенита более мелкое, однородное, устойчивое к росту при сохранении достаточной плотности дислокаций. Путем расчета обобщенного показателя выявлено, что наилучший комплекс параметров зерна аустенита, приводящий к улучшению структурной однородности стали 65Г, достигнут после проведения низкотемпературного искусственного старения перед окончательной термообработкой.

1. Комарова Т. В., Скуднов В. А., Гаврова М. Н. Уменьшение неравномерности механических свойств пружинной термически обработанной проволоки // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 7. С. 39–45.
2. Комарова Т. В., Чеэрова М. Н., Терентьева Н. Н. Структурная неоднородность в пружинной термически обработанной проволоке // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 4. С. 37–45.
3. Чеэрова М. Н., Комарова Т. В., Дубинский В. Н. Разработка мер по повышению качества пружинной термически обработанной проволоки // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. № 3. С. 39–44.
4. Cheerova M. N., Komarova T. V., Dubinskii V. N. Effect of initial structure on the characteristics of austenite formed under heat treatment of spring steels // Metal Science and Heat Treatment. 2021. Vol. 63, Iss. 1-2. P. 11–17.
5. Юхвец И. А. Волочильное производство. — М. : Металлургия, 1969. — 286 с.
6. Бернштейн М. Л. Термомеханическая обработка стали. — М. : Металлургия, 1983. — 324 с.
7. ГОСТ 1071–81. Проволока стальная пружинная термически обработанная. Технические условия. — Введ. 01.01.1983.
8. Бабич В. К., Гуль Ю. П., Долженков И. И. Деформационное старение стали. — М. : Металлургия, 1972. — 320 с.
9. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — Введ. 01.01.1983.
10. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. — М. : Металлургия, 1976. — 376 с.
11. Кидин И. Н. Влияние предварительной холодной пластической деформации на диффузию углерода в аустените // МиТОМ. 1971. № 12. С. 26–29.
12. Горелик С. С., Скаков Ю. А., Расторгуев Л. Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. — М. : МИСИС, 1994. — 328 с.
13. Чеэрова М. Н. Закономерности формирования зерна аустенита и их применение для повышения структурной однородности и качества пружинной проволоки : дис. … канд. техн. наук. — Нижний Новгород : Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, 2008. — 288 с.
14. Горшунов М. Г. Влияние параметров структуры на оптимизацию технологии производства пружинной проволоки: автореф. дис.: … канд. техн. наук. — Нижний Новгород, 2004. — 22 с.
15. Горелик С. С., Добаткин С. В., Капуткина Л. М. Рекристаллизация металлов и сплавов. — М. : МИСИС, 2005. — 432 с.
16. Foder J., Burja J., Klancnik G. Grain size evolution and mechanical properties of Nb, V–Nb, and Ti–Nb boron type S1100QL // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 3. 492.
17. Bajželj A., Burja J. Influence of austenitisation time and temperature on grain size and martensite start of 51CrV4 // Crystals. 2022. Vol. 12, Iss. 10. 1449.
18. Devra V. K., Maity J. Solute drag effect on austenite grain growth in hypoeutectoid steel // Philosophical Magazine Letters. 2020. Vol. 100, Iss. 6. P. 245–259.
19. Chamanfar A., Chentouf S. M., Jahazi M., Lapierre-Boire L. P. Austenite grain growth and hot deformation behavior in a medium carbon low alloy steel // J. Mater. Res. Technol. 2020. Vol. 9. P. 12102–12114.
20. Joydeep M. An analytical model of grain growth considering the conjoint effects of precipitate pinning and solute drag in steel // Philosophical Magazine Letters. 2022. Vol. 102. P. 307–323.
21. Bernhard Ch., Kern M., Bernhard M. Some considerations on austenite grain growth kinetics from high-temperature laser scanning confocal microscopy observations // Steel Research International. 2023. DOI: 10.1002/srin.202300547
22. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. — М. : Машиностроение, София : Техника, 1986. — 304 с.