ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Никелевые стали с 2 . Среднеуглеродистые никелевые стали из "Металлография железа 2 " Аустенитно-ферритную хромоникелекремнистую сталь 195 используют в тех случаях, когда требуется высокая окалиностойкость при температурах до 1 100° С [60]. После горячей обработки сталь закаливают от 1000—1050 С. Микроструктура и при температуре горячей обработки, и при комнатной температуре содержит феррит, перлит и небольшое количество Ме зСд. На микрофотографии 444/1 основой структуры является очень крупнозернистый феррит, в котором распределены зерна аустенита, вытянутые в результате горячей обработки. Частицы карбида хрома, как правило, располагаются на границах между ферритом и аустенитом (ф. 444/2). [c.46] Эту аустенитную хромоникелекремнистую сталь применяют в тех случаях, когда требуется высокая окалиностойкость и достаточно высокие механические свойства при температурах до 1150 С [60]. [c.46] Сталь 196, структура которой представлена на микрофотографиях 444/3 и 4, получена в виде прутков диаметром 8 мм, закаленных от 1050° С. В аустените содержится много частиц карбидов Ме Сд (ф. 444/3). Карбиды, которые из-за высокого содержания углерода (0,11%) присутствуют даже при температуре горячей обработки, располагаются рядами. Эти карбиды, имеющие вид зерен на микрофотографии 444/3, в действительности являются частицами прямоугольной формы (ф. 444/4). [c.46] Микроструктуры четырех никелевых сталей 197—200 представлены на микрофотографиях 444—448. На рис. 69 и 70 [19] даны диаграмма изотермического превращения и термокинетическая диаграмма стали 199 с 0,43% С и 5,0% Ni, а на рис. 71 [83] приведена термокинетическая диаграмма стали 200 с 8,7% Ni. [c.46] В никелевых сталях образуются только цементит. Химический анализ карбидов, экстрагированных из стали 199 с 0,45% С и 5,0% Ni [84], показал, что в цементите растворен никель (табл. 6). Согласно анализам, содержание никеля в цементите после перлитного превращения при 550° С ниже, чем после превращения при 500 и 400 С и ниже, чем в цементите образцов, содержащих бейнит. Во всех случаях содержание никеля в цементите меньше, чем его среднее содержание в сплаве. Следовательно, в ферритной матрице никеля содержится больше, чем в цементите. [c.46] При длительном отжиге никелевых сталей ниже Ас цементит графитизируется. Например, в стали 195 появление графита наблюдалось после отжига при 575° С в течение 13 дней (ф. 446/6, 7). Возможно, что увеличение склонности к графитизации обусловлено влиянием никеля. [c.47] Для стали 200 с содержанием никеля 8,7% при скорости нагрева 8 град/мин Ас С (рис. 71). Согласно [83], в стали очень близкого химического состава Ас — 530° С, однако образование аустенита может начаться и при 500° С. Отсюда можно заключить, что положение точки Ас зависит либо от скорости нагрева, либо от времени нахождения стали в указанном интервале температур. Температура Лсд=710°С, а уИн = 365° С. При временах охлаждении в интервале 790— 500° С, меньщих, чем 150 сек, превращение Vа начинается ниже 500° С и не протекает до конца даже при очень медленном охлаждении с увеличением содержания никеля эвтектоидная точка сдвигается к меньшим концентрациям углерода. В результате доэвтектоидный (по углероду) никелевые стали содержат больще перлита, чем простые углеродистые стали с тем же содержанием углерода. [c.47] Никель уменьщает критическую скорость охлаждения и соответственно увеличивает прокаливаемость. Например, для стали 197 с 0,25% С и 2,11% N1 высокую прочность и ударную вязкость можно получить в сечениях диаметром 500 мм [53]. Высокое содержание никеля способствует развитию ликвации в процессе затвердевания. После горячей обработки при некоторых скоростях охлаждения образуется полосчатая структура. В образцах большого размера в результате ликвации микроструктуры поверхностного слоя и сердцевины могут сильно различаться. В качестве примера показана микроструктура круглой кованой заготовки диаметром 200 мм из стали 197. После нормализации структуры отдельных полос в центре заготовки различны (ф. 444/7). Полосы, обогащенные никелем, состоят из феррита, бейнита и в основном мартенсита. В этих же полосах сосредоточена значительная часть неметаллических включений. В обедненных никелем полосах образуются феррит с перлитом (ф. 445/1). Различный химический состав полос выявляется также и травлением в реактиве Оберхоффера [16] (ф. 444/8, б). Обедненные никелем феррито-перлитные полосы травятся сильнее, ем мартенситные с большим количеством неметаллических включений (ф. 444/8, а). В поверхностном слое заготовки полосчатость выражена меньше (ф. 444/5) и при травлении в реактиве Оберхоффера на продольном шлифе не выявляется (ф. 444/6). Однако наблюдается пятнистое травление обедненных никелем областей. По-видимому, при затвердевании в поверхностном слое формируются равноосные мелкозернистые кристаллы, а ближе к центру — более грубая дендритная структура, в которой ликвация развита в большей степени. Неоднородность, возникающая в процессе затвердевания, после горячей обработки не устраняется и при некоторых условиях охлаждения влияет на структуры, образующиеся при у - а-пре-вращении. [c.47] На поперечном шлифе центральной части заготовки богатые никелем мартенситные области распределены неравномерно между феррито-перлитными участками (ф. 445/2). После закалки и отпуска различие структур центральной части, обусловленное ликвацией, проявляется в различном характере травления (ф. 445/3, а, б). [c.47] Усиление ликвации под влиянием никеля особенно заметно в сталях с высокими содержаниями никеля и углерода. В стали 198 с 0,21% С и 4,71% N1 после закалки и отпуска полосы, богатые никелем и неметаллическими включениями, травятся слабее, чем полосы с низким содержанием никеля (ф. 445/7). В стали 199 с 0,43% С и 5,0% N1 при нагреве для нормализации в областях, богатых никелем, превращение проходит неполностью, в результате дальнейшего охлаждения остаточный аустенит превращается в бейнит и мартенсит (ф. 446/1, 2). [c.47] Изотермическое превращение при 575° С в полосах с низким содержанием никеля протекает быстрее, чем в полосах, обогащенных никелем. В последних после выдержки в течение 2 ч выпадает только незначительное количество доэвтектоидного феррита (ф. 446/3), в то время как в зонах, обедненных никелем начинается формирование вырожденного перлита (ф. 446/4), в котором имеются глобули цементита на аустенито-ферритной границе (ф. 446/5). [c.47] Сталь 197 с 0,25% С и 2,11% N1 применяют для изготовления больших кованых деталей [53]. Структура после закалки и отпуска при 630 С показана на микрофотографии 445/4. [c.48] Сталь 200 с 9% N1 имеет высокую ударную вязкость вплоть до —196 С (жидкий азот). При более низких температурах лучшей вязкостью обладают только хромоникелевые аустенитные стали. Сталь находит широкое применение в низкотемпературных установках. [c.48] Аустенит образует удлиненные участки на зубчатых границах ферритного зерна в местах, где ранее присутствовали цементитные частицы. В табл. 7 показано количество аустенита, определенное рентгеноструктурным методом. Результаты анализа этим методом находятся в полном согласии с микрострук-турными данными наибольшее количество аустенита (10%) содержат образцы после отпуска при 600° С. [c.48] Из эксплуатационных свойств этой стали наиболее важна ударная вязкость при —196° С. Наилучшие свойства получаются после отпуска в интервале температур 550—600° С (рис. 72). В табл. 7 даются значения ударной вязкости стали после отпуска при 500, 565 и 600° С. В процессе охлаждения до —196 С часть остаточного аустенита превращается в мартенсит. [c.48] Согласно [83], благотворное влияние никеля связано в основном с его растворением в феррите. Присутствие аустенитных и мартенситных областей в ферритной матрице не ухудшает вязкости при —196° С. Только в том случае, когда аустенит присутствует в виде больших поликристаллических областей, ударная вязкость падает. Очень низкая ударная вязкость образцов, отпущенных при 500 С, обусловлена выделением карбида на границах первичных зерен аустенита. [c.48] Вернуться к основной статье