ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние сг-фазы на механические свойства хромистых сталей из "Нержавеющие стали " При высокотемпературном нагреве полуферритных и феррит-ных сталей увеличивается способность твердого раствора к растворению карбидных или интерметаллидных фаз при одновременном и очень сильном росте зерна. При быстром охлаждении пересыщенный твердый раствор распадается с выделением этих фаз как в самих кристаллах, так и особенно по границам зерен, сообщая стали высокую хрупкость. Часто эту хрупкость называют высокотемпературной. [c.50] Сварные соединения у ферритных и полуферритиых сталей, нагретых до высоких температур и быстро охлажденных, также подвержены охрупчиванию при 475° С [65]. [c.51] В связи с тем, что высокотемпературная хрупкость сопровождается очень сильным ростом зерна, особенно после нагрева выше Y-петли, а также растворением карбидов и интерметаллидов, между этими процессами существует определенная зависимость. [c.51] Во время охлаждения большая часть углерода и возможно других элементов не успевает выделиться в виде скоагулирован-ных карбидов. Поэтому быстро охлажденная ферритная фаза, с одной стороны, сильно пересыщена углеродом, который в кристаллической решетке феррита распределяется неравномерно в виде атомных групп и тем самым создает искажение в кристаллической решетке, и вследствие этого появляется хрупкость. С другой стороны, высокотемпературный нагрев стали в присутствии углерода, азота и других примесей приводит к обогащению ими межкрйсталлических слоев, лежащих на границе зерен, и способствует образованию у-твердого раствора. При последующем быстром охлаждении у-твердый раствор распадается с образованием мартенсита. [c.51] Отжиг при 730—780° С способствует образованию карбидов и их коагуляции, а тем самым снятию напряжений в кристаллической решетке феррита и в межкристаллических слоях в связи с переходом пересыщенпого углерода в карбиды и распада мартенсита. Опыт показывает, что отжиг сварных образцов из хромистой стали (17% Сг) при 760° С устраняет хрупкость и восстанавливает коррозионную стойкость в этой зоне. [c.51] Отжиг при 730—780° С крупнозернистой стали не уменьшает ее.крупнозернистости, но устраняет хрупкость. Отсюда следует, что появление высокотемпературной хрупкости в основном связано с перенасыщением твердого раствора феррита углеродом, а не с грубозернистостью. С увеличением размера зерна, несомненно, связано несколько иное распределение углерода в феррите, что оказывает влияние на хрупкость этих сталей. [c.51] Появление высокотемпературной хрупкости у сталей различного состава зависит от структуры и состава стали и условий перехода карбидов и интерметаллидов в твердый раствор. Уменьшение содержания углерода до 0,003% и выплавка хромистых сталей в вакууме способствуют устранению этой хрупкости. [c.51] У мартенситных сталей высокотемпературная хрупкость появляется при температурах выше 1150—1200° С, а у полуферрит- ных и ферритных — при 1000—1100° С. При длительных выдержках у ферритных и полуферритных сталей эта хрупкость появляется при 1000, а при малых выдержках — при 1100 и 1150° С. [c.51] Следует отличать высокотемпературную хрупкость 12%-ных хромистых сталей от обычной закалки на мартенсит. [c.51] На рис. 27 приведены изменения механических свойств стали с 0,067% С, 12,91% Сг, 0,46% Мп, 0,37% S1 и 0,33% Ni в зависимости от температуры закалки [6 ]. Наибольшее изменение прочности и твердости относится к 980° С, т. е. к температуре наибольшего распространения аустенитной области и последующего превращения в мартенсит при охлаждении. [c.52] У 17%-ной хромистой стали нагрев при температурах выше 1050 —1100° С вызывает появление хрупкости последующий отжиг при 760 С устраняет хрупкость и восстанавливает коррозион- ную стойкость, грубозернистость остается. У 25%-ной хромистой стали с 0,20% С высокая хрупкость возникает при 1100° С и кратковременных выдержках, а после 00-ч нагрева — уже при 1000° С. [c.52] Введение стабилизирующих элементов, образующих более стойкие карбиды, уменьшает чувствительность стали к высокотемпературной хрупкости, а присадка аустенитообразующего элемента — никеля (около 3%) делает эту сталь совершенно нечувствительной к этому виду хрупкости (рис. 28). Хрупкость определялась по углу загиба [66]. [c.52] Эта хрупкость в меньшей степени проявляется в деформируемом материале, Так как он после горячей обработки давлением подвергается отжигу. В значительной степени она выявляется в отливках и сварных соединениях в наплавленном металле и в зоне термического влияния. [c.53] Образование а-фазы сказывается на механических свойствах хромистых сталей и тем сильнее, чем выше содержание хрома. На рис. 22 показано изменение твердости у железохромистых сталей в зависимости от температуры и содержания хрома в результате ЮОО-ч выдержек при различных температурах. Максимум, отвечающий температуре 700° С, связан с образованием а-фазы [49]. [c.53] Кроме твердости, в результате выделения а-фазы изменяются ударная вязкость, пластичность и прочность (см. рис. 16—21). [c.53] Считается, что образование сг-фазы в 17—22%-ных хромистых сталях сравнительно мало сказывается на изменении механических свойств в 25—30%-ных хромистых сталях эти изменения значительно сильнее, что хорошо видно из данных, приведенных на рис. 22—24. [c.54] Хрупкость, приобретенную сталями в результате выделения а-фазы, можно устранить нагревом при 760—870° С и последующим быстрым охлаждением в воде. Сравнительно короткий нагрев в течение 1 ч при 870° С вызывает полное растворение ст-фазы у обычных хромистых сталей. В случае присутствия других леги-РУЮШ.ИХ элементов — никеля, молибдена или марганца — для растворения ог-фазы требуется повышение температуры или более длительный нагрев, так как эти элементы понижают скорость растворения сг-фазы. [c.54] Более подробные данные по влиянию а-фазы на изменение механических свойств в результате отжига в интервале температур 650—830° С рассматриваются в разделе о 27%-ной хромистой стали. [c.54] Замечено, что в некоторых случаях мелкодисперсные включения а-фазы иногда полезны, так как они способствуют повышению прочности сталей при высоких температурах. [c.54] Вернуться к основной статье