ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Превращение мартенсита и остаточного аустенита при нагреве (отпуск стали) из "Металловедение и термическая обработка металлов " Термическую обработку, заключающуюся в нагреве обычно закаленной стали до температуры ниже точки Л], называют отпуском. [c.210] Типичная структура закаленной стали — мартенсит и остаточный аустенит, которые являются неравновесными фазами. Переход стали в более устойчивое состояние должен сопровождаться распадом мартенсита и о статочного аустенита с образованием структуры, состоящей из феррита и цементита. Распад этих фаз идет по диффузионному. механизму, и поэтому скорость процесса в основном обусловлена температурой нагрева. Из указанных фаз при нагреве в первую очередь начинает распадаться мартенсит. [c.210] Распад мартенсита (первое превращение при отпуске). [c.210] В первой стадии превращения, протекающего при температуре ниже 150°С, в кристаллах мартенсита образуется е-карбид. На частицы этих карбидов углерод расходуется только из участков мартенсита, непосредственно окружающих кристаллы выделившихся карбидов. Концентрация углерода в этих участках резко уменьшается, тогда как более удаленные участки сохраняют исходную концентрацию углерода, полученную тосле закалки. Таким образом, после нагрева до низких температур ( 150°С) в стали наряду с частицами выделившихся карбидов одновременно присутствуют два а-твердых раствора (мартенсита) с более высокой (исходной) и низкой концентрацией углерода. [c.210] му данный тип распада мартенсита называют прерывистым. [c.210] При температурах 150°С скорость диффузии мала, поэтому образующиеся частицы карбидов не увеличиваются, а распад мартенсита сопровождается зарождением новых частиц карбида обычно на границах кристаллов мартенсита и в местах с повышенной плотностью дефектов. [c.210] Вторая стадия распада мартенсита протекает при 150—350°С. На этой стадии выделяются карбиды из мартенсита и, следовательно, он обедняется углеродом. [c.211] При низкотемпературном отпуске легированных сталей не происходит диффузионного перераспределения легирующих элементов, и поэтому выделяющиеся частицы карбидов имеют такое же среднее содержание легирующих элементов, как и в мартенсите. [c.211] Обеднение а-раствора углеродом приводит к тому, что степень его тетрагональности (с/а) постепенно уменьшается и при 300—350°С становится практически равной единице как в кубической решетке. Это свидетельствует о том, что количество углерода, остающееся в а-твердом растворе (мартенсите), приближается к равновесному. Но решетка а-раствора остается упруго искаженной и отличается повыщенной плотностью дефектов строения. Распад мартенсита при отпуске сопровождается уменьшением объема. [c.212] Легирующие элементы оказывают незначительное влияние на распад мартенсита только при 150°С. При более высоких температурах введение в сталь Сг, Мо, У, V, Т1 и 51 -сильно тормозит процессы распада мартенсита, образования и роста частиц карбидов. Это имеет большое практическое значение. Если в углеродистой и низколегированной стали состояние отпущенного мартенсита, обладающего высокой твердостью, сохраняется лишь до 300—350°С, то в высоколегированной стали такое состояние сохраняется до 450—500°С и выше. [c.212] Большинство легирующих элементов не только увеличивает количество остаточного аустенита в закаленной стали из-за снижения температуры Л1н,- но и повышает температурный интервал его распада при отпуске. В некоторых высоколегированных сталях, например быстрорежущих, содержащих 25—35% остаточного аустенита, распад его протекает после отпуска при 500— 600°С. [c.213] Кроме того, изменяются размеры и форма карбидных частиц она приближается к сфероидальной. Наряду с карбидным превращением при этих температурах отпуска также происходит изменение субструктуры—полигонизация а-фазы и релаксация макро- и микронапряжений, возникающих при закалке в процессе мартенситного превращения. Образующуюся после отпуска при 350—400°С структуру обычно называют трооститом отпуска. [c.213] Коагуляция карбидов (четвертое превращение при отпуске) (500—680°С). Повышение температуры отпуска до 400—500°С в углеродистых и многих низко- и среднелегированных сталях не вызывает изменения фазового состава. Однако с повышением температуры изменяется микроструктура протекает процесс коагуляции и сфероидизации карбидов и изменение субструкту-ры а-фазы. [c.213] Процесс коагуляции карбидов в процессе отпуска происходит вследствие переноса атомов углерода через а-твердый раствор при растворении более мелких и росте более крупных частиц цементита при обеднении углеродом этого твердого раствора. Структуру стали после высокого отпуска называют сорбитом отпуска. [c.213] Частицы карбидов в структуре троостита или сорбита отпуска в отличие от троостита и сорбита, полученных в результате распада переохлажденного аустенита, имеют зернистое, а не пластинчатое строение. Образование зернистых структур улучшает многие свойства стали. При одинаковой тве,рдости, пределе прочности и пластичности сталь с зернистой структурой имеет более высокие значения предела текучести, относительного сужения и ударной вязкости. [c.213] Распад мартенсита при отпуске влияет на все свойства стали. При низких температурах отпуска (до 200—250°С) уменьшается склонность стали к хрупкому разрушению. В случае низкотемпературного отпуска твердость закаленной и отпущенной стали не зависит от содержания в ней легирующих элементов и определяется в основном содержанием углерода в а-растворе. Поэтому высокоуглеродистые стали, имеющие высокую твердость после закалки, сохраняют ее (более высокое содержание углерода в мартенсите) и после отпуска при температурах до 200—250°С. Прочность и вязкость стали при низких температурах отпуска несколько возрастают вследствие уменьшения макро- и микронапряжений и из1Мвнения структурного состояния. Повышение температуры отпуска от 200—250 до 500—650°С заметно снижает твердость, пределы прочности, текучести и повышает относительное удлинение и сужение (рис. 117, а). [c.214] Это объясняется уменьшением содержания углерода в а-растворе, срывом когерентности на границе между карбидами и а-фазой, развитием в ней сначала процессов возврата, а прч высокой те.мпературе рекристаллизации и коагуляции карбидов. [c.214] Хрупкость при отпуске легированных сталей. При отпуске некоторых легированных сталей (250—400 и 500—550°С) снижается ударная вязкость. Такое снижение вязкости получило название отпускной хрупкости. [c.215] Вернуться к основной статье