ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА СТАЛИ 40Х18Н2М (ЭП378)

Аннотация

В работе представлены результаты исследования ферритно-мартенситной коррозионно-стойкой стали 40Х18Н2М (ЭП378), предназначенной для работы в условиях контактных нагрузок и агрессивных сред. Основной целью разработки стали было повышение обрабатываемости резанием за счет ее легирования серой (до 0,25 %) и фосфором (до 0,15 %) при сохранении высоких механических свойств и коррозионной стойкости. В качестве материала исследования использованы две промышленные плавки с химическим составом, соответствующим нижнему и верхнему пределам содержания основных элементов в соответствии с ТУ 6400-009-59532330–2018. Исследование включало термодинамическое моделирование кристаллизации и фазовых превращений при охлаждении с использованием программного комплекса Thermo-Calc (база данных TCFE6), а также экспериментальные методы: рентгеноструктурный анализ и дилатометрические исследования. Выполнено термодинамическое моделирование процесса кристаллизации и охлаждения. Показано, что при охлаждении в равновесных условиях формируются карбиды Me₂₃C₆, интерметаллидная σ-фаза, фосфиды Мe₃P и сульфиды MnS. С помощью рентгеноструктурного анализа установлено, что сталь имеет ферритно-мартенситную структуру. В исследованных образцах количество мартенсита оказалось невелико (до 10 % (об.)), однако эта доля может быть увеличена вплоть до 70 % (об.) за счет термической обработки. Помимо ферритно-мартенситной матрицы наблюдали пики от включений карбидов (Ме₂₃С₆, Mo₂C), сульфидов (MnS) и фосфидов (Fe₂P). Установлено, что обработка холодом в течение 90 мин при –70 °С оказывает незначительное влияние на фазовый состав вследствие малого содержании остаточного аустенита. В результате дилатометрических исследований определены критические температуры фазовых превращений для сталей с химическим составом, соответствующим нижнему и верхнему пределам содержания основных элементов по техническим условиям. Для стали с минимальным содержанием легирующих элементов критические температуры составили 762,5 и 807,8 °C, температура начала мартенситного превращения Mₛ — 230 °C, для стали с максимальными содержаниями легирующих элементов — 753,4; 801,1 °C и Mₛ = 202 °C соответственно.