Главная Процесс термической обработки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 [ 106 ] 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 -200 -150 -100 -50 О 50 100 150 200 Теппература испд/тания, °С Рис. 174. Зависимость ударной вязкости стали с 0,42% С, 0,77% Сг, 0,76% Мп и 0,036% Р от температуры испытаний после часового отпуска при 620° С с охлаждением в воде (/) и со скоростями охлаждения 660 <2), 100 (3) и 9° С/ч (4) (по Байертцу и Крейгу. КОГО к хрупкому разрушению в область более высоких температур (кривые 2-4). Если склонность стали к отпускной хрупкости оценивать по результатам испытаний только при одной температуре, то можно встретиться со следующими случаями (рис. 175). При температуре испытания Га значения ударной вязкости в двух состояниях сильно различаются (именно этому случаю соответствуют условия испытаний на рис. 173). При температуре же испытания 7, которая может быть и комнатной, по величине ударной вязкости вообще нельзя выявить склонность к отпускной хрупкости, хотя в действительности эта хрупкость имеется (кривая 2 на рис. 175 смещена вправо по сравнению с кривой /). Нельзя выявить отпускную хрупкость и испытаниями при низкой температуре Тд. Таким образом, хотя приводимые в справочной литературе графики зависимости ударной вязкости при 20° С от температуры отпуска и представляют значительный интерес, отсутствие провалов ударной вязкости на таких графиках не может свидетельствовать, об отсутствии склонности стали к отпускной хрупкости. Для оценки условной температуры перехода из вязкого состояния в хрупкое (Тх), называемой также критической температурой хрупкости и порогом хладноломкости, используют разные критерии; температуру достижения определенного уровня ударной вязкости (например, 3 кгс-м/см), верхнюю границу или температуру середины, переходного интервала, температуру, при которой 50% излома занято вязкой (волокнистой) составляющей, и др. Повышение Ту. в результате отпуска, т. е. величина АГ, служит надежной количественной мерой развития отпускной хрупкости. Закономерности развития отпускной хрупкости Ниже рассмотрены основные закономерности развития обратимой отпускной хрупкости. 1. Углеродистые стали, содержащие менее 0,5% Мп, не склонны 324 Температура иш/тамия Рис. 175. Схема зависимости ударной вязкости от температуры испытания стали, не склонной к отпускной хрупкости (/), и стали в состоянии отпускной хрупкости (2) врепя быбермпи.ч Рис, 176. С-крнвые достижения заданных зна-чений температурного порога хрупкости (Г) при отпуске стали с 0,39% С, 0,77% Сг, 1,26% Ni. 0,79% Мп и 0,015% Р (поданным Джаффи и Баф-фума). Цифры на кривых температура Г , °С .К обратимой отпускной >J00 -хрупкости. Эта хрупкость проявляется только у легированных сталей. Легирующие элементы по-разному влияют на склонность к отпускной хрупкости. К сожалению, именно наиболее широко используемые легирующие элементы хром, никель и шртатп, способствуют развитию отпускной хрупкости. Раздельно эти элементы действуют слабее, чем при совместном введении в сталь. Наибдатее сильно отпускная хрупкость проявляется у хромоникелевых и хромомарганцевых сталей. Небольшие добавки молибдена (0,2-0,3%) ослабляют отпускную хрупкость, а при большем его содержании отпускная хрупкость усиливается. С уменьшением содержания углерода в стали отпускная хрупкость ослабевает, но не исчезает полностью. 2. Важнейшим является тот факт, что легированные стали очень высокой чистоты совершенно не склонны к отпускной хрупкости, которая вызывается присутствием в промышленных сталях разных примесей, прежде всего фосфора, олова, сурьмы и мышьяка. Если в очень чистую сталь раздельно добавлять эти примеси, то по убыванию силы воздействия на склонность к отпускной хрупкости (АТх) в расчете на 0,01 % они располагаются в следующий ряд; Sb, Pi Sn, As. С увеличением содержания каждой вредной примеси АГ возрастает. 3. Скорость и степень развития отпускной хрупкости зависят от температуры и времени выдержки стали в опасном температурном интервале (450-600° С). Эта зависимость изображается С-кривыми достижения определенных значений (рис. 176) *. При некоторой температуре отпуска (-550° С на рис, 176) начальные стадии охрупчивания наступают значительно быстрее, чем при более высоких или низких температурах, Г1рй*темп€ратурах несколько выше носа С-кривой у многих сталей с увеличением времени выдержки степень охрупчивания проходит через максимум. 4. Независимо от степени развития отпускной хрупкости, кратковременный (несколько минут) повторный нагрев до температур выше 600° С с последующим быстрым охлаждением может полностью ее устранить. * <7-кривые охрупчивания ничего общего, кроме формы, не имеют с известными С-крйвыми фазовых превращений. 5. Сталь в состоянии отпускной хрупкости имеет структуру состоящую из феррита и карбида, а разрушение при ударных ис пытаниях происходит преимущественно по границам исходных аустенитных зерен. Чем крупнее исходное аустенитное зерно тем при прочих равных условиях больше ДГ, в результате раз вития отпускной хрупкости. 6. Охрупчивание в интервале температур 450-600°С свой ственно не только заталенным на мартенсит сталям. Это охрупчи вание - довольно общее явление. Оно, хотя и в меньшей степени проявляется у сталей с бейнитной структурой и еще слабее - у сталей с перлитной структурой, причем во всех случаях охруп чивание обратимо. Стали с высокой склонностью к отпускной хрупкости рекомендуется и при отжиге ускоренно охлаждать в опасном интервале температур. Теория отпускной хрупкости должна объяснить все эти факты. Роль примесей Поскольку отпускная хрупкость в очень чистой стали не возникает и непременным условием ее развития является присутствие вредных примесей - Р, Sb, Sn и As, то для понимания природы и основных закономерностей развития хрупкости необходимо прежде всего установить поведение этих элементов при отпуске. Длительное время многие исследователи придерживались гипотезы растворения-выделения , согласно которой ударная вязкость падает из-за выделения по границам зерен каких-то фаз, например фосфидов. При нагреве до -650° С эти фазы переходят в а-раствор, а при медленном охлаждении выделяются и охрупчивают сталь; быстрое охлаждение предотвращает выделение фаз, снижающих хрупкую прочность. Однако электронномикроскопиче-ский анализ установил, что сталь в состоянии отпускной хрупкости не имеет особых выделений по границам зерен и, следовательно, гипотеза растворения-выделения несостоятельна. Другая гипотеза объясняла отпускную хрупкость повышением концентрации примесей в приграничных слоях твердого раствора. Об этом свидетельствовала повышенная травимость границ зерен растворами пикриновой кислоты в состоянии отпускной хрупкости. Гипотеза о ведущей роли сегрегации примесей полностью подтвердилась в последние годы в блестящей серии работ, в которых был использован метод оже-спектроскопии, позволяющий определить концентрацию элементов в моноатомных поверхностных слоях. Этим методом была выявлена сегрегация фосфора и других примесных элементов на поверхности разрушения стали в состоянии отпускной хрупкости, измерена их концентрация (как и концентрация легирующих элементов) у поверхности излома и показано, что развитие отпускной хрупкости (увеличение, Т) прямо связано с ростом концентрации примесей вблизи границ бывших аустенитных зерен (рис. 177). 326 |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |