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 и, восстанавливая свою первоначальную (до деформации) форму, обеспечивает плотное и прочное соединение труб. Разрабатываются заманчивые проекты использования сплавов, обладающих памятью фюрмы, в частности дешевых латуней, претерпевающих мартёнситное превращение, для преобразования тепловой энергии в механическую. Большая величина обратимой деформации в небольшом интервале температур может сделать экономически выгодным использование низкотемпературных источников тепла, например солнечной энергии, для работы тепловых машин, в которых рабочим телом является сплав, обладающий памятью формы. 3. Механическая стабилизация аустенита Пластическая деформация, не вызывающая образования мартенсита непосредственно в период деформирования, может повлиять на кинетику мартенситного превращения при последующем охлаждении. Влияние такой предварительной деформации двойственное. Она способна интенсифицировать последующее мартёнситное превращение, повышая температуру его начала, увеличивая скорость превращения и уменьшая количество остаточной исходной фазы. Но она же способна оказать и тормозящее влияние, снижая температуру начала превращения, замедляя его и увеличивая количество остаточной исходной фазы (механическая стабилизация аустенита). Результат зависит от степени деформации, температуры деформирования и свойств исходной фазы, т. е. состава сплава. Небольшая предварительная деформация обычно активирует мартёнситное превращение при последующем охлаждении, а большая затрудняет его (рис. 120). Это объясняется тем, что малые деформации создают такие структурные нарушения в исходной фазе и такие локальные поля напряжений, которые делают энергетически выгодным зарождение мартенсита в соответствующих участках. Большие же деформации создают такие сильные нарушения правильного строения исходной фазы, которые затрудняют когерентный рост мартенситного зародыша на самых начальных его стадиях. Чем выше температура деформирования и ниже предел упругости исходной фазы, тем с меньших степеней деформации проявляется механическая стабилизация. -200 -750 -100 -50 ТемператураС Рис. 120. Зависимость, начальной скорости изотермического мартенситного превращения от температуры в сплаве Fe-17,2% Сг-> 9,1% Ni после Деформации аустенита при 100° с с обжатием 8 и 17% (Г. В. Курдюмов, о. П. Максимова, А. И.-Никонорова) , §37. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СПЛАВОВ ПРИ ЗАКАЛКЕ НА МАРТЕНСИТ 1, Упрочнение при закалке ...... Важнейшее явление, сопровождающее закалку на мартенсит,- упрочнение, повышение твердости. Именно благодаря упрочнению и была открыта в древности, а затем широко использована закалка сталей Природа сильного упрочнения при закалке сталей представ ляла загадку на протяжении многих веков. Сейчас кажутся необычайно наивными средневековые представления о сверхесте-ственных силах, вызывающих упрочнение при погружении раскаленного клинка в шипящую воду, а также попытки даже на рубеже XX столетия связать высокую твердость закаленной стали с переходом ее углерода в алмаз. В познании механизма упрочнения при закалке решающую роль сыграли выяснение природы самого мартенситного превращения и изучение структуры мартенсита В обнщх чертах механизм упрочнения при закалке на мартенсит теперь вполне понятен, но многие важные его детали еще требуют выяснения. Попытки объяснить большую твердость закаленной стали какой-либо одной причиной экспериментально не подтвердились. Можно уверенно утверждать, что упрочнение при закалке стали на мартенсит является результатом действия нескольких механизмов торможения дислокаций. Важнейшая роль во всех теориях упрочнения при закалке сталей справедливо отводится углероду. Однако необходимо иметь в виду, что мартенсйтное превращение в чистом железе и в безуглеродистых сплавах способно привести к повышению прочностных свойств в 3-4 раза по сравнению с отожженным состоянием. Так, по сравнению с обычной ферритной структурой твердость железа в результате мартенситного превращения возрастает с 60 до 200 Я У, а предел прочности - с 20 до 90 кгс/мм*. У отожженного сплава железа с 8% Сг и 0,45% Ni предел текучести равен 22 кгc/мм а у закаленного с 1000° С он составляет 80 кгс/мм. Мартенсит в отличие от фазы того же химического состава, но образовавшейся при медленном охлаждении вследствие неупо-. рядоченной перестройки решетки, характеризуется повышенной плотностью дефектов; двойниковых прослоек и дислокаций (см. § 34). Плотность дислокаций в мартенсите доходит до W- 10 cм т. е. по порядку величины такая же, как и в холодно-деформированном металле. Границы двойников и сплетения дислокаций служат барьером для скользящих дислокаций, т. е. упрочняют мартенсит. Фазовый наклеп, возникающий при мартенситном превращении, в той или иной степени вносит вклад в упрочнение всех металлов и сплавов, закаливаемых на мартенсит. CodepmaNue,%(noftcicce) рис. 121. Влияние содержания углерода в стали на закаливаемость 700\---- -I Рассмотрим роль углерода в упрочнении мартенсита сталей. При закалке сталей достигается значительно большее упрочнение, чем в без углеродистых железных сплавах, причем эффект закалки повышается с увеличением содержания углерода в аустените (рис. 121). Способность стали к повышению твердости при закалке называется закаливаемостью. Закаливаемость характеризуется максимальной твердостью, которая может быть получена при- закалке данной марки стали на поверхности изделия. При мартенситном превращении аустенита образуется пересыщенный раствор углерода в а-железе и тем сильнее пересыщенный, чем больше углерода содержит аустенит. Интересно, что с ростом содержания углерода в мартенсите межатомные силы не только не усиливаются, а наоборот, даже несколько ослабевают. Это обусловлено увеличением расстояний между атомами железа под действием внедренных атомов углерода. Тем не менее углерод повышает твердость мартенсита. Объясняется это прежде всего тем, что атомы углерода, внедренные в решетку а-железа, затрудняют скольжение дислокаций в мартенсите (так называемый твердораствор-ный механизм упрочнения). Другие механизмы упрочняющего влияния углерода связаны с взаимодействием его атомов с дефектами решетки. В период закалки или при вылеживании стали после закалки атомы углерода в кристаллах мартенсита образуют атмосферы на дислокациях, закрепляя их. Образование коттрелловских атмосфер при комнатной температуре завершается примерно за 1-2 ч. Диффузионное перераспределение углерода в период закалочного охлаждения или после закалки может дойти до стадии выделения из мартенсита дисперсных частиц карбида, вносящих свой вклад в упрочнение стали. В сталях с высокой точкой М. например в углеродистых, содержащих менее 0,5% С (Л1 > > 300° С, см. рис. 99), в период закалочного охлаждения в мартенситном интервале создаются наиболее благоприятные условия для частичного распада мартенсита с выделением дисперсных частиц карбидов, т. е. самоотпуска (см. § 48). Кроме того, в любых сталях углерод при обычных скоростях закалки успевает образовывать сегрегации на дефектах решетки аустенита в период охлаждения стали выше точки М. Сегрегации углерода в аусте-Йите наследуются мартенситом, а поскольку он и так пересыщен |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |