ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Отпускная хрупкость стали и интеркристаллитная хрупкость твердых растворов из "Обратимая отпускная хрупкость стали и сплавов железа " Учитывая, что кинетика охрупчивания большинства промышленных низколегированных конструкционных сталей со стабилизированной структурой контролируется диффузией фосфора к границам зерен 2, 27, 53, 144], рассмотрим, как процесс приближения концентрации фосфора на границах к равновесному значению развивается во времени. [c.94] ) / 0 коэффициент диффузии фосфора при температуре Г —толщина адсорбционной зоны. [c.95] Экспериментальное рассмотрение кинетики зернограничной сегрегации фосфора в сплавах железа с различными концентрациями фосфора и углерода проведено с использованием измерений зернограничного примесного пика внутреннего трения. Полученные кинетические зависимости сегрегации (г) (рис. 27, а) представили в безразмерных координатах, соответствующих теоретической зависимости (48), и сравнили с этой зависимостью. На рис. 27,6 видно, что для разных сплавов экспериментальные точки ложатся практически на одну кривую, однако адсорбционное насыщение границ зерен наступает быстрее, чем это следует из теории. [c.96] Расхождение может быть обусловлено влиянием на зернограничную сегрегацию присутствующих на границах зерен мелких карбидных включений, создающих дальнодействующие поля напряжений. Экспериментальная проверка подтвердила, что когда таких включений нет, кинетика зернограничной сегрегации фосфора при развитии отпускной хрупкости может быть удовлетворительно описана уравнением Маклина (33). При наличии в приграничных зонах зерен крупных карбидных частиц, какие, например, образуются в легированных сталях при длительном высоком отпуске, их влияние на скорость сегрегации, по крайней мере на поздних стадиях, как правило, не обнаруживается, и кинетика сегрегации также соответствует теоретической зависимости Маклина, Однако следует отметить, что имеются сведения и об отклонениях от этой зависимости, обнаруженных при исследовании низколегированных сталей [146]. [c.96] При сопоставлении теоретической зависимости с экспериментальными данными для легированных сталей возникает проблема учета влияния легирующих элементов на коэффициент диффузии охрупчивающей примеси, Имеющиеся данные о таком влиянии приведены в работах [108, 147, 148]. [c.96] Поэтому в дальнейшем в расчетах кинетики сегрегации начальной концентрацией фосфора на границах зерен считали равновесное значение 1 ) стали данного состава при температуре 650°С. [c.97] Расчеты температурно-временных диаграмм изотермического охрупчивания с использованием линейной зависимости между характеристиками охрупчивания стали и обогащения границ зерен примесями и соотношений (31—33) для расчета концентраций фосфора на границах зерен проведены для ряда сталей и сопоставлены с экспериментально построенными диаграммал и. [c.98] Аналогичные расчеты проведены [139, 140, 143] для семейства Сг -N1 — Мо конструкционных сталей С различными концентрациями фосфора и никеля. Экспериментально закономерности охрупчивания этих сталей также хорошо изучены [2, 27], что позволяет сопоставлять теоретические и экспериментальные данные. [c.99] Следовательно можно заключить, что для объяснения снижения склонности стали к отпускной хрупкости при наличии в ней молибдена достаточно учесть замедляющее процесс развития хрупкости снижение диффузионной подвижности фосфора. Однако отметим, что по данным Гуттмана [137] коэффициент взаимодействия а рвыше коэффициента й т.е. молибден может влиять и на равновесную зернограничную концентрацию фосфора. В связи с этим остается не ясным, почему действие молибдена в исследованных Сг — Nj — Мо сталях сводится, по-В Иди-мому, лишь к замедлению диффузии фосфора. [c.101] Для объяснения закономерностей обратимой отпускной хрупкости значительный интерес представляет построение не только изотермических, но и термокинетических диаграмм охрупчивания, развивающегося в процессе охлаждения стали после высокого отпуска, т.е. в условиях непрерывного изменения как адсорбционной емкости границ зерен, так и диффузионной подвижности примесных атомов. Кинг и Вигмор [144] предложили метод построения термокинетических диаграмм охрупчивания, основанный на наложении кривых охлаждения (графиков изменения во времени температуры образца или детали при охлаждении с различной скоростью) на диаграмму изотермического охрупчивания стали. Однако такой метод построения термокинетических диаграмм изменения свойств стали при непрерывном охлаждении по данным, полученным в изотермических условиях, приводит, как показано, например, для случая С-образных и термокинетических диаграмм фазовых превращений переохлажденного аустенита [152], к существенным количественным ошибкам. Такого недостатка лишен предложенный для прогнозирования развития отпускной хрупкости стали в условиях замедленного охлаждения после отпуска метод расчета кинетики зернограничной сегрегации фосфора и соответствующего охрупчивания при непрерывном снижении температуры [27, 142, 143] Этот метод использован для расчета термокинетических диаграмм охрупчивания Сг - N1 -Мо конструкционных сталей с различными концентрациями никеля и фосфора [27, 143]. [c.102] На рис. 33 приведены результаты расчета кинетики охрупчивания Сг — N1 — Мо сталей различной чистоты при охлаждении от 650°С со скоростью 2,5—100°С/ч [143]. Расчет проводили для интервала температур от 650°С до комнатной, однако полученные результаты показали, что наиболее интенсивно охрупчивание в процессе охлаждения развивается при температурах до 470—450°С, а ниже 400°С дальнейшее охрупчивание при выбранных скоростях охлаждения практически не происходит вообще из-за низкой диффузионной подвижности фосфора. Поэтому на рис. 33 показана кинетика охрупчивания в интервале температур 650-400°С. Для сопоставления с кинетикой снижения температуры на этих же рисунках нанесень соответствующие кривые охлаждения (штриховые линии). [c.104] Дее наиболее актуальные гипотезь о природе обратимой отпускной хрупкости - модели совместной сегрегации примесей и легирующих элементов и конкурентной сегрегации примесей и углерода — на первый взгляд кажутся в значительной степени противоречащими одна другой или, по крайней мере, альтернативными. В первой модели вовсе не рассматривается конкуренция охрупчивающей примеси с углеродом на границах зерен, во второй же этому обстоятельству придается решающее значение, а взаимодействие примеси с легирующим элементом, - основное положение первой гипотезы, — игнорируется. [c.105] Хотя такое описание встречает определенные трудности, в частности, приводит к труднообъяснимому в рамках простой модели увеличению энергии связи атомов углерода с границами зерен (АС ) с ростом концентрации адсорбированного фосфора (С [154], а также в отличие от модели адсорбции на одном наборе центров (конкуренции) не позволяет понять, почему при изменении и их сумма остается постоянной и близкой к 1 (см. рис. 19), в принц ипе видна возможность такой трактовки. [c.106] Вернуться к основной статье