ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структура мартенсита после умеренной закалки из "Металлография железа 2 " Обычно образцы травят в азотной кислоте [1.1], которая хорошо выявляет развитую мартенситную структуру (ф. 334/5, 6 335/5, 6). Пикриновая кислота [2.11 травит и окрашивает в темный цвет главным образом мартенситные иглы, содержащие большое количество выделений нераспавшийся мартенстит травится слабее (ф. 335/7, 8 336/2, 3, 5—7). Значительная шероховатость поверхности мартенсита на микрофотографиях 335/8 и 336/3 вызвана выделением карбидов, которые хорошо видны на экстракционных репликах (ф. 336/1, 4). В стали с 0,44% С, где образование мартенсита происходит при более низких температурах, в наиболее крупных и темных иглах выделения не наблюдаются. По-видимому, в этом случае выделяются очень мелкие частицы. [c.16] Твердость закаленных образцов с мартенситной структурой повышается с увеличением содержания углерода приблизительно до 0,7% (рис. 17). Твердость образцов, закаленных в масле, несколько ниже, чем твердость образцов, закаленных в воде. В высокоуглеродистых сталях, закаленных с температуры наличие остаточного аустенита понижает твердость. [c.16] Чтобы проиллюстрировать изменения в микроструктуре, протекающие во время отпуска сталей с исходной мартенситной структурой, были использованы те же стали, что и в предыдущей главе. [c.16] Структура этой стали после закалки состоит из 65% мартенсита и 35% остаточного аустенита. Мартенсит образует светлую игольчатую структуру, в которой встречаются области остаточного аустенита, при условии, что закалка была резкой и при приготовлении микрошлифа были соблюдены предосторожности, предотвращающие нагрев образца. Аустенит травится глубже, чем мартенсит, и отличается от него своей формой и желтоватобелым цветом (ф. 337/1 329/1—3). [c.16] Образцы отпускали в нагретой печи так же, как и в про.мыш-ленных условиях. Их нагревали относительно быстро до температуры отпуска, затем выдерживали в течение 2 ч при этой температуре и охлаждали на воздухе. Считают, что распад про исходит в основном при температуре отпуска, а не во время быстрого нагрева. Если сталь нагревается медленно, что неизбежно в случае больших образцов, в формировании структуры отпущенной стали участвуют процессы распада, карбидных превращений и коагуляции карбидных частиц. [c.16] Аустенит остается неизменным и на фоне темного мартенсита выглядит светлым (ф. 337/3). Согласно Джелингхаузу [23] и Кризементу [24], в аустените может произойти распад даже на первой стадии отпуска в результате длительной выдержки при температуре выше 150° С. [c.16] Вторая стадия отпуска характеризуется распадом остаточного аустенита на феррит и цементит. Этот распад начинается на границах мартенситных игл (ср. [25]) и распространяется в аустенитные участки, причем области распада часто имеют игольчатую форму (ф. 338/2) в этом образце распад аустенита только что начался и еще не завершен и поэтому встречаются слабопротравленные области аустенита между темными иглами мартенсита (ф. 338/1). Продукты распада состоят в основном из е-карбида, который внутри мартенситных игл образует очень мелкие выделения, а на границах игл эти выделения крупнее (ф. 338/3). С помощью микродифракции было показано также наличие цементита в структуре. На микрофотографии 338/4 видны тонкие стержни е-карбида при большем увеличении. [c.16] После отпуска при 260° С остаточный аустенит почти полностью исчезает и вся микроструктура после травления становится темной (ф. 338/5). Некоторые иглы отпущенного мартенсита имеют гладкую, слегка протравленную поверхность, отличающуюся от шероховатой поверхности остальной структуры. Особенно следует отметить параллельные линии и мидриб 1, которые часто наблюдаются в исходных мартенситных иглах даже после отпуска при температуре 300° С (ф. 339/2). Более крупные частицы карбидов, которые выделяются при этой температуре, обусловливают потемнение игл при травлении пи-кратом натрия [33.1] (ф. 338/7 339/3 и 7). Гладкий вид игл на микрофотографии 338/5 объясняется тем, что частицы е-карбида внутри игл (ф. 339/1) очень мелки. Вместе с е-карбидом в структуре присутствует также цементит, вероятно, в виде более крупных частиц. [c.16] Третья стадия отпуска характеризуется образованием цементита в исходных мартенситных участках. Переход от отпущенной структуры, содержащей е-карбид, к структуре, содержащей цементит, происходит постепенно. Таким образом, в образцах, отпущенных при 220 и 260° С, цементит уже присутствует. В то же время в образце, отпущенном при 300° С, мелкий е-карбид все еще встречается между более крупными пластинками и стержнями цементита (ф. 339/5). При добавлении легирующих элементов, например кремния, 8-карбид остается в структуре вплоть до высоких температур отпуска. Следует указать на кремнистую сталь Я 142 (ф. 353/3 и 4), в которой при температуре отпуска 340° С и даже 400° С [26] присутствует пре1 существенно 8-карбид. [c.16] Игольчатая структура ферритной матрицы, которая ( я-зана с мартенситом, сохраняется до высоких температур отпу1 са, так как после выделения карбида в феррите не протекает рекристаллизация (ф. 340/5). Обычно внутри игл цементит бс ее мелкий, чем на границах (ф. 339/4 340/1 и 5). Если предполож гь, что крупные иглы мартенсита образуются первыми, то по мере понижения температуры промежутки между ними должны заполняться большим количеством мелких игл. В этом случае вполне правдоподобно, что в отпущенной структуре на хорошо развитой сетке исходных мартенситных границ выделяется большое количество крупных карбидных частиц, которые разделены крупными ферритными зернами с небольшим количеством мелких выделений. Оба эти эффекта объясняют, почему после закалки и отпуска структура состоит из ферритных зерен неправильной формы и цементитных частиц различных размеров. [c.16] С повышением температуры на третьей стадии отпуска вместе с ростом цементитных выделений протекает некоторая их сфероидизация (ф. 340/6). После отпуска при 600° С частицы цементита настолько укрупняются, что их можно легко разрешить в оптическом микроскопе (ф. 341/2). [c.16] Травление в пикрате натрия [33.1] в течение 10 мин при 50° С окрашивает как цементит, так и е-карбид (ф. 338/1 339/3, 7 340/4 341/3). [c.16] Твердость этих образцов после небольшого увеличения до температуры отпуска 260° С очень быстро уменьшалась при более высоких температурах, так как появлялись все более крупные частицы цементита (рис. 18). [c.16] Для иллюстрации закалки заэвтектоидной стали в промышленных условиях была выбрана сталь с 1,0% С. В этой и аналогичных сталях мартенсит настолько мелкий, что отдс.чьпые его иглы и остаточный аустенит между ними невозможно различить (ф. 341/5, а также 329/7). [c.17] Во время отпуска этой стали протекают те же процессы, которые уже были описаны для стали с 1,3% С. Уже после 2 ч при 100° С структура в результате травления начинает окрашиваться в темный цвет (ф, 341/6). При этом игольчатость билее заметна, чем в закаленной стали (ф. 341/5). Структура содержит также частицы цементита, которые не растворились во время аустенизации. После отпуска при 200° С структура темнеет еще больше. [c.17] Стали с 0,76, 0,44 и 0,33% С были закалены от температур аустенизации, которые приняты в промышленности. После закалки мартенсит образует мелкоигольчатую структуру. После отпуска в структуре сохраняются мелкие иглы. При низких температурах отпуска происходит интенсивное травление структуры, особенно в высокоуглеродистых сталях, поскольку выделения карбида очень мелки (ф. 342/1,2 343/4—7 344/2 и 3). При более высоких температурах отпуска, когда укрупняются цементитные выделения, микроструктура кажется более светлой (ф. 344/6, 7 345/2, 3), особенно в низкоуглеродистых сталях с 0,33% С (ф. 345/4 и 5) и 0,22% С (ф. 346/1 и 2). [c.17] Обычными конструкционными сталями могут быть как простые углеродистые, так и легированные стали полуфабрикаты из них поставляют в виде поковок, профилей или листа после горячей деформации или нормализации [27]. [c.17] В качестве типичных были выбраны две стали с одинаковой прочностью 37 кГ1мм (370 Мн1м ), выплавленные в мартеновской печи. Сталь 137 является кипящей, а сталь 138 раскислена кремнием. Структура обеих сталей показана на микрофотографиях 347. Сталь 137, содержащая 0,16% С, была прокатана на лист толщиной 25 и в дальнейшем не подвергалась какой-либо обработке. [c.17] Для кипящей стали характерно образование наружной зоны с меньшим количеством углерода, серы и фосфора, чем в сердцевине. На серном отпечатке продольного микрошлифа показано распределение сульфидных включений (сульфида марганца), которые выявляются в виде темных областей (ф. 347/1). В сердцевине часто встречаются крупные включения сульфида марганца, а в краевой зоне толщиной от 4 до 5 мм эти включения имеют небольшой размер и количество их значительно меньше. [c.17] Травление в медноаммониевом хлориде [52.2] выявляет обогащение сердцевины фосфором. Сердцевина травится глубже, чем краевая зона, и содержит больше фосфора (ф. 347/2). Количество перлита в краевой зоне с низким содержанием углерода меньше (ф. 347/3), чем в сердцевине с более высоким содержанием углерода (ф. 347/5). [c.17] Вернуться к основной статье