ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упрочнение железомарганцевых сплавов с нестабильным аустенитом из "Высокомарганцовистые стали и сплавы " Сплавы на основе е- и 7-твердых растворов нестабильны и уровень их механических свойств определяется степенью стабильности аустенита. Распад твердого раствора под влиянием температуры или деформации приводит, как правило, к повышению прочностных и к снижению пластических характеристик. Изменение свойств происходит вследствие возникновения дефектов упаковки, формирования тонкой структуры и образования новых фаз в разных сочетаниях и различных количествах [1]. [c.93] Наибольший вклад в развитие представлений о роли мартенсита деформации в формировании свойств сталей с метастабильным аустенитом, начиная с 1929 г., внесли Е. Шейл, Г. Вассерман, А. П. Гуляев, В. Д. Садовский М. Е. Блантер, М. Коэн, В. Закей, Е. Паркер, В. Авербах, И. Н. Богачев В настоящее время это перспективное направление получает развитие как в СССР, так и за рубежом. [c.93] Мартенситные превращения развивающиеся при деформации, являются очень важным фактором, существенно изменяющим свойства метастабильных сталей. Использование эффектов, сопровождающих образование мартенсита при деформации, представляет большой интерес в связи с возможностью получать особые механические, технологические и эксплуатационные свойства ряда специальных сталей. [c.94] Авторами работ [130, 131] была установлена взаимосвязь между приложенным напряжением, пластической деформацией и мартенситным превращением при исследовании парамагнитных аустенитных сплавов систем Fe— Ni—С и Fe—Ni— r—С (рис. 40). [c.94] Деформация оказывает существенное влияние на движущую силу мартенситного превращения, которая пред- Ставляет собой разность свободных энергий мартенсит — аустенит. При температуре Мн эта разность достигает некоторой критической величины и химической энергии достаточно для спонтанного зарождения мартенсита. Так как по своей природе мартенситное превращение является сдвиговым, то под влиянием деформации мартенсит может образоваться при температуре и выше точки но если эта температура не превышает Мц. [c.94] В температурном интервале между Мн и М -зарождение мартенсита возможно лишь при наличии внешнего напряжения. При этом разность свободных энергий мартенсит—аустенит суммируется с приложенным внешним напряжением, величина которого меньше предела текучести аустенита. И если разность свободных энергий мартенсит— аустенит уменьшается (или увеличивается), то необходимое приложенное напряжение должно увеличиваться (или уменьшаться), компенсируя тем самым изменение движущей силы превращения. При повышении температуры выше Мн, инициирующее напряжение увеличивается, так как химическая энергия мартенситного превращения с максимумом в точке Мн уменьшается. [c.95] В точке М н приложенное напряжение должно достичь, значения предела текучести аустенита, чтобы вызвать превращение, и в процесс включается пластическая деформация. При более высоких температурах (в температурном интервале между М° и Мд) напряжение превращения превышает предел текучести аустенита. Напряжение превращения при температуре, близкой к Мц, превышает напряжение, необходимое для осуществления скольжения в матрице. Мартенситное превращение обеспечивается при этой температуре напряжениями, развивающимися в образце за счет пластической деформации. Такая деформация создает необходимую для превращения концентрацию-напряжений, которая и вызывает образование мартенсита деформации. Сдерживающая сила мартенситного превращения определяется упругими характеристиками и пределом текучести собственно твердого раствора, характеризующего силы межатомной связи в кристалле, и структурными параметрами аустенита характером субструктуры, дисперсными выделениями в матрице, плотностью дефектов кристаллического строения, степенью сегрегации примесных атомов на несовершенствах. Выше температуры Мд мартенсит деформации не образуется. [c.95] Превращение, обусловленное напряжением (при температуре ниже Ми ) развивается как в ферромагнитном, так и парамагнитном аустените превращение, обусловленное деформацией (выше М ), —в парамагнитном аусте-ните, а в ферромагнитном — подавляется [131]. [c.95] Для сталей с нестабильным аустенитом измеренный по остаточной деформации предел текучести (00,2) фактически является напряжением, вызывающим образование мартенсита (0м), и сго,2 сталей с нестабильным аустенитом представляет собой физически иную величину, по сравнению с оо,2 сталей со стабильными структурами [130]. Для стабильного аустенита, разрушающегося вязко, отношение (То,2/сгв = 0,5 и не зависит от температуры и остроты надреза для метастабильного аустенита ао,2/ов 0,5, оно тем меньше, чем больше образуется при деформации мартенсита (понижение температуры уменьшает это отношение, а надрез увеличивает). В случае возникновения склон- ности к хрупкому разрушению отношение ао,2/ст 0,5 — оно тем больше, чем больше в изломе хрупкой составляющей [132]. [c.96] Авторами работы [130] рассмотрен вопрос о зарождении мартенсита на дефектах кристаллической решетки, которые создаются предварительной пластической деформацией. Расщепление соответствующих дислокаций на зародышах мартенсита при ГЦК- ГПУ, ГЦК- -ОЦК или ГЦК- -ОЦТ-мартенситных превращениях в сплавах на основе железа позволяет объяснить зарождение мартенсита при изотермическом и взрывном превращении. [c.96] Механизм зарождения е- и а-фаз при пластической деформации изучен под электронным микроскопом для стали 18—8 [41]. При небольшой пластической деформации (—1%) по плоскостям матрицы (111) возникают одиночные и перекрывающиеся дефекты упаковки. Дальнейшая деформация увеличивает количество перекрывающихся дефектов упаковки, что приводит к образованию пластиночек е-фазы толщиной до 10 нм. После 2—3%-ной. деформации образуются толстые пластинки гексагональной фазы преимущественно в тех зернах, где деформация происходила по одной плоскости скольжения. Образование е-фазы сопровождается местным сжатием, что благоприятствует появлению а-фазы, образующейся с расширением. [c.96] Исследование фазового состава при деформации (на примере сплава Г20) показало, что количество е-мартен-сита достигает максимального значения при 15—20%-ной деформации (за счет образования е-мартенсита деформации), а при большей степени деформации снова снижается. Количество а-мартенсита, начиная с 10%-ной деформации, прогрессивно возрастает вплоть до разрыва образца [68]. [c.96] До настоящего времени отсутствует единое мнение о мартенситных превращениях, протекающих при деформации метастабильных сплавов. Общеизвестный экспериментальный факт, что 7- е-превращение в низкоуглеродистых железомарганцевых сплавах всегда предшествует у- а-превращению, уменьшение количества е-фазы в результате деформации при определенном увеличении количества а-фазы [20], а также то обстоятельство, что кристаллы а-мартенсита в большинстве случаев возникают внутри пластин е-мартенсита, позволили рассмотреть е-мартенсит в качестве промежуточной фазы при образовании фаз Деформации по реакции у г- а [41, 45, 87, 133]. [c.97] В настоящее йремя общепризнанным является представление о том, что е-фаза образуется из 7-фазы путем (накопления в ней до определенного предела дефектов упаковки с ГПУ-структурой. Установлено, что в е-фаЗе также имеются дефекты упаковки ГЦК, возникающие в процессе ее образования [1]. На основании этого представления авторы работы [134] высказывают следующее Предположение увеличение количества дефектов упаковки с ГЦК-структурой при деформации приводят к образованию 7-фазы в е-фазе. [c.97] При разработке эффективных способов упрочнения сталей с нестабильным аустенитом очень важно управление мартенситным превращением при нагружении [56, 58, 59]. [c.98] В работе [56] на стали 0Х13АГ12МДФ экспериментально установлено, что для получения высокого уровня прочности и пластичности нужна оптимальная интенсивность мартенситного превращения, когда значительное образование мартенсита начинается только после деформации 20—30% и максимальное его количество не должно превышать 50—60%. Показано, что в случае отклонения интенсивности развития у Превращения от оптимальной должны быть применены обработки, интенсифицирующие мартенситное превращение. При этом необходимо учитывать степень развития фазовых превращений в стали в ее исходном и закаленном состояниях, Т е. следует учитывать степень стабильности исходного аустенита. [c.98] Интенсивность превращения связана со степенью стабильности аустенита, которая в свою очередь определяется энергией д. у. сплава С ростом энергии д. у. интенсивность т- а-превращения падает (под интенсивностью превращения подразумевается приращение количества мартенсита на единицу деформации) [58]. [c.98] Регулируя схему МКД, можно изменять механические свойства железомарганцевых сплавов в широких пределах. Если требуется получить высокий уровень прочностных свойств, легирование железомарганцевых сплавов следует проводить так, чтобы понизить количество остаточного аустенита и его стабильность и чтобы мартенситные превращения получали основное развитие при охлаждении и на начальном этапе нагружения (тип П). Если необходимо обеспечить высокие значения пластичности, следует увеличить количество и стабильность аустенита и обеспечить его постепенный распад при нагружении (тип. V, VI). Если требуется сочетать прочность и пластичность, следует обеспечить получение в железомарганцевых сплавах двухфазной 8 + у-структуры и постепенный распад аустенита при последующем нагружении (тип IV) [135, 136]. [c.102] Вернуться к основной статье