Если предположить, >гго химический потенциал сурьмы в этом слое понижен по сравнению с Цдь ° объеме а-фазы, то атомы сурьмы устремляются к границе карбид-феррит, одновременно понижая здесь химический потенциал никеля и стабилизируя его сегрегацию. Сурьма будет до тех пор сегрегировать на границу с карбидом, пока ее химический потенциал здесь не станет равным химическому потенциалу в объеме а-фазы.

Если выделения карбида отсутствуют, первичным процессом является сегрегация атомов сурьмы на границу зерна. Снижение химического потенциала никеля в обогащенном сурьмой слое обусловливает подвод атомов никеля к границе, который, снижая здесь химический потенциал сурьмы, усиливает ее сег-. регацию. Совместная сегрегация сурьмы и никеля будет продолжаться до тех пор, пока не установятся равенства химических потенциалов [igg = Ksb fN ~ = 11°*

Граница зерен, заранее обогащенная никелем, вызывает более быструю сегрегацию сурьмы, и поэтому выделение карбида, приводящее к обогащению никелем, может ускорить развитие отпускной хрупкости, по крайней мере на начальных стадиях.

Легирующие элементы могут повышать Г, не только усиливая сегрегацию вредных примесей и ослабляя тем самым сцепление зерен 5о, но и повышая предел текучести (см. схему на рис. 178). Такова, например, роль во многих сталях хрома, задерживающего разупрочнение при отпуске. Хромоникелевая сталь, загрязненная фосфором, обладает значительно большей склонностью к обратимой отпускной хрупкости, чем никелевая, главным образом из-за большего предела текучести и в меньшей мере из-за повышенной сегрегации фосфора. С увеличением содержания углерода в хромо-никелевой стали отпускная хрупкость развивается сильнее вследствие упрочнения тела зерен, (на сегрегации фосфора содержание углерода не сказывается).

Природа ослабления обратимой отпускной хрупкости под действием небольших добавок молибдена и вольфрама не установлена. Одно из предположений - резкое снижение предельной растворимости фосфора в а-фазе под действием молибдена и соответственно уменьшение зернограничной сегрегации фосфора в твердом растворе.

Роль границ аустенитных зерен

Предпочтительное разрушение стали, находящейся в состоянии отпускной хрупкости, по границам исходных аустенитных зерен первоначально объясняли сегрегацией вредных примесей к этим границам в период аустенитизации. Но оже-спектроскопия показала, что до отпуска в опасном интервале такие сегрегации не возникают. Следует подчеркнуть, что после высокого отпуска в стали нет аустенитных зерен как таковых. По исходным границам аустенитных зерен в отпущенной стали стыкуются кристаллы а-фазы из соседних зерен и находятся выделения карбида. Разрушение происходит по границам а/а и а/карбид.

Роль исходных аустенитных зерен можно объяснить следующим. Во-первых, сильная сегрегация вредных примесей происходит 330

лишь на высокоугловых границах. В отпущенной стали все гра-ницы а/а вдоль исходных границ аустенитных зерен высокоугловые в отличие от внутренних границ между реечными кристаллами а-фазы, образовавшимися При мартенситном превращении. Во-вторых, предпочтительное выделение при отпуске более крупных кристаллов карбида по исходным аустенитным границам и соответственно усиленная сегрегация на границе а/карбид также может быть причиной локализации здесь разрушения. - Чем крупнее исходные зерна аустенита, тем ниже Т,. в состоянии отпускной хрупкости, тйК как при крупном зерне развивающаяся межкристаллитная трещина реже меняет свое направление.

Меры борьбы с обратимой отпускной хрупкостью

Основные меры борьбы с отпускной хрупкостью стали следующие: 1) уменьшение содержания вредных примесей; 2) ускоренное охлаждение с температуры высокого отпуска (выше 600° С); 3) введение небольших добавок молибдена (0,2-0,3%); 4) использование высокотемпературной термомеханической обработки (об этом см. ниже § 56).

При разработке высокопрочных сталей с большим пределом текучести целесообразно во избежание усиления отпускной хрупкости снижать допустимый предел содержания вредных примесей. К сожалению, в процессе вынлавки стали не удается достигнуть очистки от основной вредной примеси - фосфора. Поэтому большое значение здесь имеет использование более чистой исходной

Быстрое охлаждение с температур отпуска выше 600° С - самый дешевый и простой способ борьбы с хладноломкостью. Однако, во-первых, он не позволяет устранить отпускную хрупкость в центре массивных изделий, и, во-вторых, при охлаждении в воде изделий с резкими переходами и отверстиями могут образоваться трещины (особенно в сталях с повышенным содержанием углерода).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

КурдюмовГ. В., Утевский Л. М., Энтин Р. И. Превращения в железе и

стали. М., Наука , 1977. 238 с. с ил. Стародубов К. Ф.-В кн.: Металловедение и термическая обработка. Т. 1.

с. 691-709. М., Металлургиздат, ?61. 747 с. с ил. Белоус М. В., Черепин В. Т., Васильев М. А. Превращения при отпуске стали.

М., Металлургия , 1973. 231 с. С ил. Перкам. Д., КардонскийВ. л/.Высокопрочные мартенситно-стареющие стали.

Тер1чес?оГ;п7о=е !.?SaraМ.Г Меллургия. 1970 368 с. с л Авт.

К. Ф. Стародубов, И. Г Узлов, В. Я. Савенков, С. Н. Поляков, Ю. 3. Бор- ковский, в. В: Калмыков.

Раздел пятый ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Пластическая деформация изменяет характер распределения и увеличивает плотность несовершенств кристаллического строения - дислокаций, вакансий, дефектов упаковки, мало- и высокоугловых границ. Так как дефекты кристаллической решетки сильно влияют на формирование структуры сплавов при фазовых превращениях, то пластическую деформацию перед фазовыми превращениями или в период их развития можно использовать для создания оптимальной структуры термически обработанного сплава.

Термомеханическая обработка (ТМО) - это термическая обработка, включающая пластическую деформацию, которая благодаря повышенной плотности дефектов влияет на формирование структуры при фазовых превращениях, происходящих во время термического воздействия.

Следовательно, к ТМО нельзя относить любое сочетание операций деформирования, нагрева и охлаждения. Например, если пластическая деформация проводится после всех операций термообработки, то мы имеем дело не с ТМО, а с обычной термообработ-. кой и последующей обработкой давлением. Такая пластическая деформация, например холодная прокатка после старения, может создать наклеп, повысить прочностные свойства, но она не влияет на формирование структуры при фазовых превращениях, так как эти превращения прошли до деформации.

Если пластическая деформация была проведена до термообработки, но не оказала определяющего влияния на формирование окончательной структуры сплава при фазовых превращениях, то такое сочетание пластической деформации и последующей термообработки также нельзя относить к ТМО. Например, холодная прокатка с последующим нагревом под закалку, при котором проходит рекристаллизация, не являются составными частями ТМО, так как рекристаллизованная структура характеризуется низкой плотностью несовершенств кристаллического строения.

Процессы пластической деформации и термической, обработки при ТМО могут быть совмещены в одной технологической операции, но могут проводиться и в разное время, например с разрывом в несколько суток. Важно лишь, чтобы при этом] фазовые превращения проходили в условиях повышенной плотности дефектов решетки, созданных пластической деформацией.

В настоящее время в промышленности используют и опробуют разнообразные схемы ТМО, включающие горячую и (или) холод-

i Точнее, ее следовало бы назвать деформационно-термической обработкой,