ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Проявления и качественные признаки отпускной хрупкости из "Обратимая отпускная хрупкость стали и сплавов железа " Отпускной хрупкостью стали и сплавов железа называют происходящее в результате пребывания стали (закаленной, или высокоотпущен-ной, или даже отожженной) в температурном интервале 600—400°С снижение прочности межзеренной связи, которое обнаруживается обыч-но по повышению температуры хрупковязкого перехода сопровождаемому увеличением доли межзеренного разрушения в хрупкой составляющей излома. Хрупкость этого вида называют обратимой, поскольку при нагреве стали в состоянии отпускной хрупкости до температур выше интервала охрупчивания хрупкость может многократно устраняться и возникать вновь при последующей выдержке или медленном охлаждении в опасном интервале температур. [c.9] Первоначально отпускная хрупкость была обнаружена при отпуске сталей. Но, как ясно сейчас, термин отпускная не соответствует физической сущности явления, поскольку развитие отпускной хрупкости вовсе не обусловлено процессом отпуска продуктов закалки отпускная хрупкость вполне отчетливо развивается в сталях, предварительно стабилизированных после закалки длительным высоким отпуском или отожженных, не сопровождаясь какими либо изменениями суб- и микроструктуры [1-3]. [c.9] Иногда разделяют понятия отпускной и тепловой хрупкости, понимая под тепловой, в отличие от отпускной, хрупкость, возникающую в условиях эксплуатации стали под влиянием длительных выдержек при температурах, лежащих ниже температур появления отпускной хрупкости. [c.10] К общим признакам можно отнести также обнаруженную и исследованную в последние годы, благодаря в основном развитию Оже-электронной спектроскопии, зернограничную сегрегацию ряда примесных и легирующих элементов [5, 7, 8], развивающуюся как при отпускной, так и при тепловой хрупкости. [c.11] В связи с этим в большинстве опубликованных в последние годы работ, посвященных изучению хрупкости (возникающей как при замедленном охлаждении после высокого отпуска, так и при длительных выдержках в этом же интервале температур) оба вида охрупчивания определяют одним термином — обратимая отпускная хрупкость. [c.11] Рассмотрим основные внешние проявления обратимой отпускной хрупкости. [c.11] Верхняя граница температурного интервала обратимой отпускной хрупкости лежит для большинства низколегированных конструкционных сталей в области 550—600 С. Однако известно, что она в значительной степени определяется химическим составом сплава и для ряда сплавов железа может быть более высокой. Так, для сплавов железа с очень низкой концентрацией углерода (0,001-0,003 %), легированных марганцем (1,45 %) или хромом (1,9 %) и содержащих 0,02— 0,03 % Р, максимальное рёзвитие обратимой отпускной хрупкости происходит в области температур 600—700°С [3]. [c.12] Кинетика процесса развития обратимой отпускной хрупкости, как видно на приведеннь1Х на рис. 3 диаграммах охрупчивания и по данным работ [4, 5, 14, 16], монотонна (по крайней мере, для предварительно стабилизированных высоким отпуском сталей) при увеличении длительности выдержки степень развития хрупкости возрастает и при некоторых значениях т , зависящих от температуры, достигает насыщения. С повышением температуры Т (в пределах интервала развития отпускной хрупкости) скорость охрупчивания возрастает, причем она продолжает возрастать и при Т Т однако максимально достигаемая степень развития хрупкости при этом снижается. Эти закономерности легко проследить, например по кинетическим зависимостям изотермического охрупчивания Сг — N1 — Мо — V сталей [2,4]. [c.14] Имеются также данные об экстремальной зависимости степени охрупчивания от длительности изотермической выдержки, в соответствии с которыми охрупчивание сначала усиливается, затем его рост замедляется и прекращается, при последующем увеличении выдержки степень,развития хрупкости снижается, т.е. наблюдается некоторое восстановление вязкости снижение критической температуры хрупкости). Такие данные об эффектах типа перестаривания приведены, например, в работах [17-19]. [c.14] По-видимому, данные об отклонениях кинетики охрупчивания от монотонно возрастающей и затухающей зависимости обусловлены тем, что охрупчивание сложнолегированных сталей при тепловых воздействиях может быть вызвано не одним, а несколькими процессами, при этом преобладание того или иного механизма охрупчивания, приводящего к наблюдаемым закономерностям развития хрупкости, зависит от ряда факторов, в том числе химического состава стали, предшествующей охрупчиванию термической обработки, стабильности структуры и свойств, условий проведения охрупчивающей обработки. [c.14] Если сталь многократно подвергать высокому отпуску, чередуя медленное и быстрое охлаждение, или многократно чередовать высокий отпуск с выдержкой при температуре развития хрупкости (например при 500°С), то состояние отпускной Хрупкости каждый раз соответственно возникает и устраняется, хотя степень развития хрупкости в стали, недостаточно стабилизированной первоначальным высоким отпуском, может постепенно уменьшаться [21] до тех пор, пока повторные отпуски будут приводить к снижению прочности. [c.15] Повторный нагрев на 650°С длительностью 15—30 мин с последующим быстрым охлаждением (в воде) привел к снижению температуры хрупко-вязкого перехода практически до уровня вязкого состояния. При этом фрактографические и структурные исследования показали, что наряду с восстановлением вязкости стали практически полностью исчезают признаки интеркристаллитного разрушения в хрупком изломе и ослабляется до исходного уровня травимость границ зерен насыщенным водным раствором пикриновой кислоты. Охрупчивание этих сталей полностью обратимо еще одна изотермическая выдержка предварительно охрупченных образцов после восстанавливающего 650-град нагрева вновь приводит к охрупчиванию в такой же степени, как и при первой выдержке [2]. [c.16] Если исходным является состояние закалки, отпуск в зоне развития обратимой отпускной хрупкости (400-600 0 сопровождается отчетливыми изменениями всех основных механических и физических свойств стали. Однако эти изменения не связаны с собственно процессом охрупчивания. Это становится очевидным, если наблюдать за именейием тех же свойств в результате выдержки в том же интервале температур, но после стабилизирующего неравновесную структуру стали высокого отпуска. По-видимому, только после такого стабилизирующего высокого отпуска или отжига, когда в результате последующей изотермической выдержки или медленного охлаждения в температурном интервале обратимой отпускной хрупкости не получают значительного развития процессы, характерные для отпуска закаленной стали, изменение склонности стали к хрупкому разрушению можно целиком считать эффектом развития обратимой отпускной хрупкости без участия неравновесных кинетических процессов. [c.16] Недостатком такого способа при изучении принципиальных закономерностей и механизмов обратимой отпускной хрупкости является то, что исключая непосредственное влияние процессов отпуска (происходящих при охрупчивающей обработке) на свойства стали, он, в отличие от длительного стабилизирующего высокого отпуска или отжига, не исключает влияния неравновесных кинетических процессов на закономерности протекания обратимых процес сов охрупчивания. [c.17] Если говорить об изменениях механических свойств стали, обусловленных собственно явлением обратимой отпускной хрупкости, то известно, что, помимо ударной вязкости в переходном интервале температур и температуры хрупко-вязкого перехода, к охрупчиванию чувствительны и относительное сужение ф гладких образцов при статическом низкотемпературном растяжении [3, 22], и вязкость разрушения [23—26]. При этом снижение относительного сужения Д0 пропорционально повышению критической температуры хрупкости АТ при развитии обратимой отпускной хрупкости [3] (так что по изменению А р, как это видно на рис. 3, а, легко проследить за развитием отпускной хрупкости), а смещение графика температурной зависимости вязкости разрушения при охрупчивании в общих чертах соответствует смещению в сторону более высоких температур сериальной кривой ударной вязкости [26]. [c.17] Однако надо учитывать, что в течение очень длительной выдержки (десятки тысяч часов) легированной стали в температурном интервале развития обратимой отпускной хрупкости вследствие продолжающегося (даже после отпуска при более высокой температуре) перераспределения элементов между ферритом и карбидной фазой некоторые изменения структурно-чувствительных свойств все же возможны. По-видимому, об изменениях именно такого происхождения сообщалось в некоторых работах, хотя онй и не являлись обязательным атрибутом развития обратимой отпускной хрупкости. [c.18] Вернуться к основной статье