ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Превращение мартенсита и остаточного аустенита при нагреве (отпуск стали) из "Технология термической обработки металлов Издание 2 " Изменение структуры при отпуске. Находясь в напряженном и неустойчивом состоянии, закаленная сталь стремится к своему устойчивому стабильному состоянию, т. е. к превращению мартенсита и остаточного аустенита в феррито-цементитную смесь. [c.31] При нагреве (отпуске) закаленной стали наблюдаются четыре превращения первое превращение — при нагреве до 200° С, второе — в интервале 200—300° С, третье — при 300—400° С, четвертое — при температуре выше 400° С. При первом превращении из пересыщенного а-твердого раствора (мартенсита) выделяется углерод, в связи с чем тетрагональность решетки уменьшается и соотношение осей da приближается к единице. В результате нагрева до 200° С содержание углерода в мартенсите снижается и особенно значительно в высокоуглеродистой стали (рис. 36). Углерод выделяется в виде мельчайших пластинок карбида железа, называемого е (эпсилон)-карбидом (Fe ) и имеющего гексагональную решетку и формулу, близкую к Pej . [c.31] Курдюмов доказал, что образовавшиеся при первом превращении мартенсита две фазы не полностью разделены, т. е. выделившаяся очень тонкая пластинка FeX еще полностью не обособилась от а-раствора. Решетки мартенсита (а-раствора) и пластинки Ре С имеют общие слои атомов на границе фаз, т. е. наблюдается соответствие (когерентность) решеток. [c.31] Образующийся в результате первого превращения мартенсит получается неоднородным по содержанию углерода — с высокой (исходной) и низкой концентрацией углерода. Это объясняется тем, что вблизи тех мест, где образуются пластинки Fe , содержание углерода в а-ра-створе уменьшается, а в объемах более удаленных сохра- o,s няется исходная концентрация углерода (вследствие ол затруднения диффузии при низких температурах). [c.31] При втором превращении (нагрев до 200—300° С) продолжается распад мартенсита содержание углерода в пересыщенном а-растворе снижается приблизительно до 0,15%. Кроме того, одновременно происходит распад остаточного аустенита с превращением его в мартенсит отпуска. Таким образом, после второго превращения в твердом растворе (мартенсите) содержится небольшое количество углерода и в связи с этим тетрагональность решетки незначительна. [c.32] Третье превращение (нагрев до 300—400° С) характеризуется полным распадом а-твердого раствора (мартенсита) на ферритоцементитную смесь, обособлением цементита (устранение когерентности решеток а-раствора и цементита) и уменьшением напряжений второго рода. Одновременно Е-карбид (FeX) превращается в цементит (Feg ). В результате третьего превращения образуется троостит отпуска. [c.32] При четвертом превращении (нагрев выше 400° С) интенсивно протекает коагуляция (укрупнение) и сфероидизация (скругление) частиц цементита. Эти процессы протекают при растворении более мелких цементитных частиц, дис узии углерода через твердый раствор и выделении цементита на более крупных частицах вдали от их вершин и ребер, в связи с чем частица цементита укрупняется и по форме приближается к сферической. Таким образом, процессы коагуляции и сфероидизации взаимно связаны и протекают одновременно. Скорость этих процессов при отпуске зависит от скорости диффузии углерода и растет с температурой. При 500— 600° С троостит отпуска превращается в сорбит отпуска (с зернистой формой цементита), а при более высоких температурах (650—700° С) сорбит отпуска превращается в зернистый перлит. [c.32] Влияние отпуска на механические свойства. Изменение структуры при отпуске вызывает изменение механических свойств закаленной стали. С повышением температуры отпуска твердость и прочность снижаются, а пластичность и вязкость повышаются. [c.32] Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске. Легирующие элементы влияют на диффузионные процессы, связанные с выделением и коагуляцией карбидов и происходящие при отпуске закаленной стали. [c.33] Выделение из твердого раствора легированного цементита или специальных карбидов и последующая их коагуляция более затруднительны, и для этого требуется более высокая температура по сравнению с температурой выделения и коагуляции цементита в углеродистой стали при отпуске. Это объясняется тем, что в углеродистой стали диффундирует только углерод, а в легированной стали — углерод и легирующий элемент. [c.33] Некоторые легированные стали обнаруживают явление отпускной хрупкости, выявляемой только при испытании на ударную вязкость. Различают два вида отпускной хрупкости (рис. 37) первого рода (необратимую), при отпуске в интервале 250— 400° С, и второго рода (обратимую), при отпуске в интервале 450— 650° С. [c.33] Причиной отпускной хрупкости первого рода является распад мартенсита с выделением карбидов по границам бывших аустенитных зерен при отсутствии его распада внутри зерна. В результате прочность граничных слоев и внутри зерна получается различной и менее прочные граничные слои служат концентраторами напряжений, вызывающими хрупкое разрушение с характерным меж-кристаллитным изломом по границам бывших аустенитных зергн. Отпускная хрупкость этого вида вв1зывается необратимыми процессами в граничном слое, поэтому она необратима и не зависит от скорости охлаждения после нагрева. Повторный отпуск при той же температуре не устраняет хрупкости. При повышении температуры отпуска выше 400° С распад мартенсита распространяется и в глубь зерна, в результате чего структура выравнивается и хрупкость устраняется, но при этом снижается твердость. Повторный нагрев при 250—400° С отпускной хрупкости не вызывает. Кроме легированных сталей отпускная хрупкость первого рода свойственна и углеродистым сталям. [c.33] Наиболее восприимчивы к отпускной хрупкости второго рода стали, содержаш,ие повышенное количество фосфора или марганца, а также хромомарганцевые и хромоникелевые стали. Введение в сталь небольшого количества молибдена (0,2—0,3%) или вольфрама (0,5—0,7%) значительно уменьшает склонность стали к отпускной хрупкости второго рода. [c.34] Вернуться к основной статье