Высокотемпературная термомеханическая обработка стали 45ХНМФА

Сталь 45ХНМФА широко применяется в промышленности для изготовления ответственных упругих элементов, которые наряду с высоким комплексом механических свойств при статическом нагружении должны обладать также высокой циклической прочностью. В связи с этим была опробована высокотемпературная термомеханическая обработка этой стали. ВТМО проводили в условиях контактного электронагрева (скорость нагрева 10 град/сек, температура 900 ± 10° С, продолжительность выдержки 5 мин) и деформации кручением, поскольку некоторые из упругих элементов также работают на кручение. После закалки от температуры деформации проводили низкий отпуск при 100—200° С. Показано, что в результате ВТМО статическая прочность стали 45ХНМФА практически не возрастает, тогда как пластичность (удельный пластический сдвиг наружных волокон) более, чем в 1,5 раза, выше по сравнению с обычной закалкой и таким же отпуском (200° С).

Оптимальная пластичность достигнута в результате ВТМО с деформацией кручением, оцениваемой по величине удельного пластического сдвига наружных слоев образца: у = 1,4-1,6. Важно, что после ВТМО в указанных условиях существенно повысилась усталостная прочность. Так, предел выносливости на базе 10в7 циклов (испытание в условиях пульсирующего кручения при частоте 40 гц) после ВТМО и отпуска при 200° С достиг 980 Мн/м2 (100 кГ/мм2) вместо 880 Мн/м2 (90 кГ/мм2) после закалки в тех же условиях нагрева, что и при BTMO (т. е. после электроконтактного нагрева и отпуска при 200° С). Существенно, что BTMO стали 45ХНМФ, как и стали 55ХГР, привела к увеличению малоцикловой выносливости. Испытания на усталость после BTMO и отпуска при 200° С с последующим заневоливанием с К = 0,4 (значение К = фпц/фзан) привели к увеличению предела выносливости (тw) до 1060 Мн/м2 (108 кГ/мм2); после закалки (при контактном электронагреве, как и при ВТМО) и отпуска при 200° С и заневоливания также при К = 0,4 величина тw составила 960 Мн/м2 (97 кГ/мм2).

Таким образом, применение BTMO для пружинных сталей разных составов (55ХГР, 50ХГ, 6СС2, 50ХФА и 45ХНМФА) — дало один и тот же важнейший результат — повышение предела выносливости и малоцикловой усталости. Поэтому несомненна целесообразность применения BTMO для пружин и других упругих элементов.