Критическая температура хрупкости углерода

Предварительное циклическое нагружение повышает критическую температуру хрупкости на 40—50°С [73]. При этом она тем выше, чем больше число циклов нагружения (рис. 17). Данные результаты были получены при испытаниях стали с содержанием 0,68% углерода и 0,68% марганца [75]. Сталь [c.49]

Хладноломкость как явление перехода деформируемого металла из вязкого состояния в хрупкое известна давно. Однако физическая природа ее все еще остается недостаточно понятной. Вязкохрупкий переход, проявляющийся в потере деформируемым сплавом устойчивости к продолжению пластической деформации при снижении температуры (или повышении скорости), получивший название хладноломкости, характеризуется резкой зависимостью энергии деформации от температуры в определенном ее интервале. Для стали с повышением содержания углерода снижается уровень ударной вязкости и повышается критическая температура хрупкости. Однако с увеличением температурного интервала вязкохрупкого перехода (с повышением содержания углерода) резкий спад ударной вязкости при понижении температуры сменяется на "размытый" вязкохрупкий переход [303]. Размытый характер вязкохрупкого перехода затруднил определение истинной критической температуры хрупкости при использовании температурной зависимости ударной вязкости. Поэтому к настоящему времени разработано большое количество разнообразных методов выявления температурного интервала вязкохрупкого перехода. [c.181]

На рис. 13.6 приведена зависимость критической температуры хрупкости, соответствующей уровню КСТ - 20 Дж/см от содержания углерода в нормализованной стали. С увеличением содержания углерода критическая температура непрерывно растет, но этот рост замедляется в интервале концентраций от 0,13 до 0,23 %. Влияние содержания углерода на хладостойкость стали тесно связано с появлением в структуре, наряду с ферритом (Ф), более хрупкого перлита (П). [c.598]

Рис. 13.6. Зависимость критической температуры хрупкости, соответствующей КСТ = 20 Дж/см (<я), и объемного соотношения структурных составляющих (б) от содержания углерода в стали

По данным работы [19], растворением максимально возможного количества углерода достигается повышение предела текучести на 8 кГ мм . С повышением содержания углерода и прочности стали снижаются ее пластические и вязкие свойства, а также ухудшается сопротивление хрупкому разрушению. Характер изменения ударной вязкости стали при минусовых температурах в зависимости от содержания углерода представлен на рис. 3. Увеличение количества перлита (углерода) сопровождается повышением критической температуры хрупкости [c.20]

Испытания высоко- и низкоуглеродистых сталей позволили установить, что с уменьшением содержания углерода критическая температура хрупкости смещается в зону более высоких температур, при этом влияние вида напряженного состояния увеличивается (рис. 211). Эти результаты находятся в соответствии с данными А. П. Гуляева [98], полученными при испытаниях четырех сталей, содержащих 0,19 0,28 0,42 и 0,55% С, В то же время в литературе опубликованы работы, в соответствии с которыми повышение содержания углерода в стали приводит к повышению критической температуры хрупкости [621 ]. [c.385]

Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода менее 0,2% целесообразно подвергать термообработке. В результате термообработки заготовок диаметром 20—55 мм От возрастает более чем в 1,5 раза, а а — в 2 раза при весьма небольшом уменьшении O и увеличенном значении я]) (табл. 35). Для небольших сечений (5—10 мм) прочность закаленной стали 15 достигает прочности легированной стали ЗОХГСА, а ударная вязкость даже превосходит по величине ударную вязкость стали ЗОХГСА. И что очень важно, критическая температура хрупкости после термообработки значительно понижается (табл. 35). [c.36]

Содержание в стали фосфора, серы и других посторонних примесей повышает критическую температуру хрупкости добавление легирующих элементов — никеля и молибдена понижает ее. Наводораживание повышает хрупкость стали. Увеличение содержания углерода также способствует ее охрупчиванию. [c.15]

Критическая температура хрупкости для низколегированной стали повышается с увеличением содержания углерода. Легирование стали хромом, марганцем и особенно никелем способствует гомогенизации твердого раствора углерода в железе, что делает сталь менее хрупкой при охлаждении. [c.22]

Дальнейшее повышение никеля до 5% понижает критическую температуру хрупкости сравнительно незначительно (на 40—50 "). С увеличением углерода до 0,4—0,5% приходится увеличивать содержание никеля до 2—3%. Небольшая добавка марганца, не превышающая 1%, уменьшает склонность стали к хрупкости. [c.35]

В наибольшей степени влияние легирования сказывается на ударной вязкости феррита, которая, как правило, уменьшается, и на положении критической температуры хрупкости (хладноломкости) Тк. Кремний повышает Тк. Хром, марганец, алюминий и медь при их содержании в несколько процентов понижают Тк. Особенно сильно понижает Тк никель. В общем случае элементы, способствующие укрупнению зерна или слабо изменяющие его величину, повышают Г к тем интенсивнее, чем сильнее они повышают предел текучести феррита при низких температурах. Элементы, измельчающие зерно, до их содержания, при котором достигается предельное изменение величины зерна, понижают Тк> а затем повышают ее. Однако главная роль легирующих элементов в смещении Тк, по-видимому, связана с изменениями, вызываемыми ими в составе и строении граничного слоя зерна (границы зерна). В частности, углерод (при малых содержаниях) и кислород повышают Тк, очевидно, вследствие обогащения ими граничного слоя зерна. [c.563]

Рис. 13. Характер влияния углерода на критическую температуру хрупкости стали — нижняя граница критического н -тервала ГВр—верхняя граница критического интервала. Влияние кислорода азота аналогично влиянию углерода, но значительна интенсивнее

Холодные трещины образуются при быстром охлаждении и, как правило, на завершающем этапе мартенситного превращения (ниже 200—400° или после сварки) под влиянием местных собственных термических напряжений, а также напрял<ений, вызванных распадом аустенита в мартенсит, образование которого сопровождается изменениями объема металла. С увеличением содержания углерода в стали склонность ее к мартен-ситному превращению и холодным трещинам возрастает. Холодные трешины всегда возникают по границам зерен, но в дальнейшем мог>т распространяться и по телу зерна. На образование холодных трещин при сварке углеродистой стали существенное влияние оказывает термический цикл сварки. Длительная выдержка стали при температурах выше критической точки Асз вызывает рост зерен аустенита и увеличивает хрупкость стали. Повышенная скорость охлаждения способствует образованию мартенсита в структуре шва и основного металла. Наоборот, при малых скоростях охлаждения аустенит распадается на более стабильные структуры, что обеспечивает большую пластичность металла и предупреждает появление трещин от возникновения собственных напряжений при структурных изменениях в стали. [c.205]

Сопротивление хрупкому разрушению стали 16Г2АФ зависит от длительности предшествующего циклического нагружения (рис. 4.17). После нагружения при = 450 МПа до N =1% критическая температура хрупкости Tjg понижается на 25% по сравнению с исходным состоянием, что обусловлено генерированием подвижных дислокаций. Атомы углерода и азота не успели закрепиться и тем самым проявить эффект деформационного старения. Дальнейшее циклическое нагружение приводит к существенному повышению Уже при N =10% она на 10°С выше, чем у стали в исходном состоянии. В интервале числа циклов нагружения N =10-ь 70% наблюдается некоторое повышение для обеих амплитуд нагружения. В целом циклическая деформация стали в этом интервале вызывает охрупчивание почти в такой же степени, как естественное и искуственное старение при 250°С пластически деформированной на 10% стали (рис. 4.17). [c.154]

В сталях с очень низким содержанием углерода и перлита критическая температура хрупкости зависит от формы и распределения перлитной составляющей. Обычно снижение углерода до весьма низкого уровня у марганцовистых горячекатаных сталей сопровождается существенным сдвигом переходной температуры в сторону более низких температур. На этом принципе основана относительно новая категория высокопрочных низколегированных материалов — малоперлитные стали. [c.21]

Облегчение условий функционирования источника дислокаций увеличивает работу деформации, необходимую для раскрытия трещины. При увеличении А л критическая температура хрупкости понижается. Влияние легирующих элементов, например, марганца и никеля, проявляется, с одной стороны, в увеличении значения и, с другой стороны, — в уменьшении размера зерна. В противоположность этому углерод и растворенные газы блоки-руют перемещение дислокаций и уменьшают Л , что приводит к повышению критической температуры хрупкости. Важную роль играет изменение предела текучести в зависимости от температуры. На рис. 154 показан характер изменения предела текучести по данным Смизельса [184]. При очень низких температурах повышение предельного напряжения происходит не так интенсивно, как при1шмалось прежде. [c.309]

Охрупчивающее влияние фосфора сказывается в обогащении им межзеренных границ благодаря сильной ликвации, а также благодаря образованию концентраторов напряжений — фосфидной эвтектики. При увеличении содержания углерода охрупчивающее влияние фосфора возрастает. Повышение содержания фосфора на 0,01 % для литой стали 35Л увеличивает критическую температуру хрупкости примерно на 20°. Вредное влияние фосфора может быть существенно подавлено за счет легирования молибденом. [c.264]

Переходная температура зависит от размера действительного зерна, микроструктуры, зональной ликвации углерода, серы, фосфора и ряда других факторов [122]. Особенно опасны ликвационные шнуры серы. Чем крупнее истинное зерно, чем сильнее ликвация серы, тем выше критическая температура перехода из вязкого состояния в хрупкое. Критическая температура перехода для каждой стали, при прочих равных условиях, повышается при переходе от периферии крупной поковки (ротора, вала) к центру так, например, критическая температура перехода от вязкого состояния в хрупкое для крупных заготовок из стали 35ХНЗМФА повышается, в центре заготовки на 30° С, у дисков со ступицей 600 мм и ободом 200 мм переходная температура у ступицы равна 38° С, а у обода 0°С, хотя исследования не обнаруживают разницы в микроструктуре обода и ступицы. Как правило, увеличение поперечных размеров детали, изготовленной из широко применяемых ныне сталей, отрицательно сказывается на уровне переходной температуры хрупкости (резко повышает ее). [c.13]

Углерод содержится в стали в виде химического соединения с железом — цементита (РедС), отличающегося высокой твердостью и хрупкостью. Цементит в мягкой малоуглеродистой стали располагается в виде очень тонких пластинок, скопления которых распредачены в основной массе феррита. Такое строение (структура) стали называется перлитом, представляющим собой механическую смесь феррита с цементитом. По мере увеличения содержания углерода в стали количество перлита в ней возрастает. Сталь, содержащая 0,83% углерода, состоит только из перлита. При дальнейшем повышении содержания углерода начинается выделение отдельных зерен цементита и структура стали будет состоять из перлита с распределенным в нем цементитом. Углерод понижает критическую температуру. Как указывалось выше, для чистого железа она равна 910 °, для стали, содержащей 0,9% углерода, она составляет всего 720°. Аустенит способен хорошо растворять углерод, вследствие чего при нагревании стали до температуры, незначительно (на 20—30°) превышающей критическую, включения цементита исчезают и сталь приобретает равномерную мелкозернистую структуру. Если затем сталь медленно охладить, то она сохранит мелкозернистое строение. Это свойство [c.62]

На конференции под председательством Эндрю Маккенси присутствовало 52 эксперта и заинтересованных представителя, в том числе Лоуренс Брэгг, который вместе с отцом, Вильямом Брэггом, является основоположником рентгеновской кристаллографии, Сэр Джеоффрей И. Тейлор автор дислокационной теории, профессор, Н. Ф. Мотт, работы которого по физике металлов широко известны, и многие другие выдаюш иеся ученые и специалисты. Конференцию открыли профессор Дж. Ф. Бейкер, руководитель Инженерного факультета университета, и доктор Типпер. В своих докладах (1945 г.) они сформулировали проблему так, как они ее понимали особое внимание они уделили влиянию температуры на хрупкое разрушение. Г-н Дж. Л. Эдем, представитель британской корпорации Классификационного обш ества охарактеризовал разрушения, которые произошли на судах. Г-н В. Барр, главный металлург ведуш их британских металлургических заводов, представил доклад, в котором подчеркнул, что американские специалисты объясняют аварии главным образом высоким содержанием углерода в стали, и предложил контролировать процентное соотношение содержания марганца и углерода. Профессор Мотт теоретически проанализировал влияние энергетических состояний на разрушения, продолжая концепции Гриффитса (1920, 1924 гг.) применительно к вязким поликристаллич-ным материалам. В частности, Мотт показал, что скорость хрупкого разрушения должна стремиться к постоянному предельному значению. Доктор Е. Орован представил критический обзор работ о разрушении металлов в свете более поздней работы Лудвика (1924 г.). В введении он отметил, что с 1885 г. неоднократно отмечалась хрупкость материала с дефектами. [c.393]

Повышенное содержание марганца сообщает стали более высокие механические свойства, приближающие ее к легированным сталям. Марганец понижает температуру критических точек А, и А , увеличивает прокаливаемость стали. Это позволяет при.менять более низкие температуры термической обработки и получать после высокого отпуска мелкодисперсную структуру сорбитообразного перлита. Марганец входит в состав твердого раствора (феррита), упрочняет его, а также образует прочные двойные карбиды с углеродом и железом, поэтому стали, содержащие повышенный процент марганца, обладают повышенным пределом прочности и текучести, несколько большей твердостью и повышенной износоустойчивостью по сравнению с углеродистыми сталями с нормальным содержанием марганца. Характеристики вязкости и пластичности у этих сталей ниже, чем у углеродистых сталей. При содержании более 1% марганца усталей этой группы отмечается склонность к образованию полосчатой структуры и отпускной хрупкости. Склонность к отпускной хрупкости устраняется при быстром охлаждении после отпуска (охлаждение в воде или в масле). Стали с повышенным содержанием марганца подразделяются на стали, содержащие от 0,7 до 1,2% Мп (маркируются индексом Г, например, ЗОГ), и стали, содержащие от 1,4 до 1,8% Мп (маркируются индексом Г2, например, 30Г2). [c.144]

Снижение ударной вязкости при низкой температуре отпуска (300—350°) получило название низкотемпературной отпускной хруп, кости (хрупкости первого рода). Низкотемпературная хрупкость не составляет специфической особенности хромоникелевой стали, а свойственна каждой стали. Для ее проявления в углеродистой стали с повышенным содержанием углерода необходимо применить менее жесткий способ нагружения. Испытание на ударное кручение позволяет обнаружить и в углеродистой стали провал ударной вязкости при температурах отпуска 250—280°. Природа низкотем пературной хрупкости окончательно не установлена. Вероятнее всего она связана с критической степенью дисперсности выделяющихся карбидов при распаде мартенсита и распаде остаточного аустенита. Объяснить падение ударной вязкости только распадом остаточного аустенита нельзя, так как имеются стали (например, сталь марки ЗОХГС), которые при закалке в воде практически не имеют остаточного аустенита, а в то же время обладают ясно выраженной [c.49]

Никель расширяет на диаграмме состояния область существования твердого раствора иа базе -[-модификации железа. При 28% N1 точка Лд понижается до температуры 20° С при Зб /р, N1 даже переохлаждение до —183° С ие приводит к полиморфному превращению твердых растворов на базе 7- н с -железа. Являясь графитообразугощим элементом, никель находится в твердом растворе в феррите, значительно упрочняя его без заметного снижения вязкости. Никель уменьшает растворимость углерода в аустените, понижает и сдвигает влево точку перлитного эвтектоидного превращения, способствует переохлаждению, аустенита. Никелевая машино-строите.тьная сталь обладает после термообработки тонкой структурой, позволяющей получить при повышенной прочности высокие свойства пластичности и вязкости. Повышая устойчивость аустенита, никель при повышении его содержания действует в том же направлении, что и увеличение скорости охлаждения это приводит к увеличе нию прокаливаемости за счет снижения критической скорости закалки и определяет применение никелевой машиностроительной стали для массивных деталей. Уменьшение склонности к росту зерна и нечувствительность к отпускной хрупкости являются преимуществами легированной стали, содержащей никель. [c.114]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...