Хладноломкость и отпускная хрупкость

Хрупкость стали может развиваться также в процессе длительных выдержек при повышенных температурах (тепловая хрупкость, см. гл. V), при насыщении водородом, старении после закалки и пластической деформации и др. Здесь будут рассмотрены только хладноломкость и отпускная хрупкость стали. [c.130]

Момент наступления хладноломкости смещается в сторону возрастания температур от следующих причин 1) увеличения ширины образца 2) заострения формы надреза 3) увеличения скорости испытания 4) неправильной термической обработки, вызвавшей укрупнение зерна, явление отпускной хрупкости И т. д. 5) наклёпа и старения после наклёпа 6) повышения содержания фосфора, кремния и др. [c.39]

Фосфор. Фосфор вызывает хладноломкость стали в условиях нормальных и низких температур. Вредное влияние Р проявляется тем заметнее, чем выше содержание С в стали. В легированной Ni и Мп стали Р повышает чувствительность к отпускной хрупкости. Только в низкоуглеродистой стали (около 0,1% С) содержание Р может быть доведено до 0,2% без появления хладноломкости. В такой стали повышенное содержание Р благоприятно сказывается на повышении предела упругости и сопротивления атмосферной коррозии и на улучшении обрабатываемости. [c.29]

Второй вид отпускной хрупкости, называемой обратимой отпускной хрупкостью, или хрупкостью II рода, наблюдается в некоторых сталях определенной легированности, если они медленно охлаждаются (в печи или даже на воздухе) после отпуска при 500—550 °С. При развитии хрупкости II рода происходит сильное уменьшение ударной вязкости и, что самое главное, повышение порога хладноломкости. В стали в состоянии хрупкости II рода уменьшаются работа зарождения трещины и особенно ее распространение. Этот вид хрупкости не возникает, если охлаждение с температуры отпуска проводят быстро, например в воде (см. рис. 128, б). При быстром охлаждении с температур отпуска 500—550 °С излом — волокнистый, характерный для вязкого состояния. После медленного охлаждения получается хрупкий кристаллический излом. [c.189]

Хромистые стали 40Х, 45Х, 50Х (см. табл. 9.7) относятся к дешевым конструкционным материалам. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость, повышается порог хладноломкости этих сталей (см. табл. 9.9). Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, устранение которой требует быстрого охлаждения от температуры высокого отпуска. Стали прокаливаются на глубину 15 - 25 мм, их применяют для производства деталей небольшого сечения. Причем стали 45Х, 50Х из-за невысокой вязкости рекомендуются для изделий, работаюш 1х без значительных динамических нагрузок. [c.265]

Отпуск в интервале температур 350—450° С приводит к выделению карбидов (цементитного типа) d неблагоприятной, пластинчатой форме, что повышает порог хладноломкости и зачастую ведет к снижению ударной вязкости. Это так называемая отпускная хрупкость I рода (или необратимая [c.23]

Такие испытания выявляют опасную склонность металла к хрупкому разрушению (отпускная и тепловая хрупкость, хладноломкость, синеломкость, а также чувствительность к изменению величины зерна, выпадению дисперсных фаз, появлению флокенов, которые часто не выявляются другими методами механических испытаний). Ударные испытания широко применяют в заводской практике для оценки качества металла при контроле металлопродукции. [c.15]

Измельчение микроструктуры позволяет существенно повысить механические свойства сталей временное сопротивление, пластичность, ударную вязкость, усталостную прочность и др. УМЗ микроструктура приводит к снижению порога хладноломкости сталей [345], в них в меньшей степени проявляется отпускная хрупкость [346]. Такое влияние измельчения микроструктуры на свойства стали связывают с резким увеличением суммарной протяженности границ, на которых, как известно, происходит сегрегация примесей [347]. При измельчении зерен снижается концентрация примесей на них, более равномерно распределяются карбиды, что приводит к улучшению механических свойств сталей [347]. Между тем, как следует из приведенных выше данных, температуры проведения СПД и последующей термической обработки для сталей в отличие, например, от титановых [c.226]

По оценкам [207] при коррозионном растрескивании в нитратах мягких углеродистых сталей связанное с адсорбцией примесей уменьшение времени до разрушения по сравнению с испытаниями в инертной среде приблизительно пропорционально сумме (20 [Р] 8п] + [8Ь] Ч 0,5 [Аз] + Г Си]), где концентрация каждой из примесей в объеме выражена в % (по массе), а влияние остальных примесей — несущественно. По тем же данным для сталей с 2,25 % Сг и 1 % Мо смещение порога хладноломкости ДГ < при развитии отпускной хрупкости пропорционально сумме (10 [Р] +4 [8п] + 5 (8Ь] + [ Ав]). Сравнение этих результатов позволяет предполагать, что с точки зрения повышения склонности к хрупкому разрушению при развитии отпускной хрупкости роль фосфора, по-видимому, сопоставима с ролью сурьмы и олова, в то время как при коррозии под напряжением фосфор значительно опаснее всех других примесей, адсорбирующихся на границах зерен. [c.173]

Рис. 82. Изменения критических значений коэффициента интенсивности напряжений при испытании Сг — лЛо стали на воздухе и в уксуснокислом растворе Нд8 при развитии отпускной хрупкости. — температура хладноломкости растет с усилением отпускной хрупкости I 212]

Наряду с хладноломкостью давно известна и ударная хрупкость, т. е. переход статически вязкого материала в хрупкое состояние при ударных нагрузках. Такое поведение наблюдалось у цинка, крупнозернистого железа, сталей, подверженных отпускной хрупкости, у многих пластмасс, смол и других материалов [9]. Изменение напряженного состояния также может существенно влиять на механическое состояние материалов. Так, например, многие литые алюминиевые сплавы и чугуны при растяжении весьма хрупки (удлинение порядка 1—2%), а при сжатии довольно пластичны (укорочение порядка нескольких десятков процентов). Некоторые стали пластичны при статических испытаниях на растяжение гладких образцов, но оказываются хрупкими при статическом вдавливании пуансона в центр диска, опертого по контуру. Решающим в этих случаях является изменение способа нагружения или формы образца, ведущих к изменению напряженного состояния [11]. [c.257]

Прокаливаемость хромистой стали ЗОХ, 40Х и 50Х невелика. Критический диаметр для 95 о мартенсита составляет 15—20 мм. Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, поэтому после высокого отпуска охлаждение должно быть быстрым для мелких деталей в масле и для крупных в воде. Порог хладноломкости у хромистых сталей О - --100° С (первая цифра указывает температуру, выше которой излом полностью вязкий, а вторая цифра — температуру, ниже которой излом полностью хрупкий). [c.278]

Н. Т. М. 0 и обычной закалке начинается при одной и той же температуре, и после высокого отпуска свойства получаются одинаковыми. В. Т. М. О значительно понижает порог хладноломкости, повышая сопротивление стали хрупкому разрушению, в связи с измельчением зерна при деформации. В. Т. М. О устраняет склонность стали к отпускной хрупкости П рода и уменьшает склонность к хрупкости I рода (процессы выделения, приводящие к хрупкости стали при отпуске, протекают не только по границам зерен, но и в объеме зерна). [c.78]

Введение молибдена до 0,5 % существенно снижает порог хладноломкости. Молибден оказывает сдерживающее влияние на диффузионную подвижность фосфора и уменьшает отпускную хрупкость. Действие никеля на хладноломкость особенно эффективно в сочетании с молибденом. [c.264]

Динамические испытания - это испытания, при которых скорость перемещения захватов машины составляет более 10 мм/мин или происходит приложение нагрузки ударом. При такой скорости нагружения могут быть определены динамические свойства при растяжении (или сжатии), параметры динамической вязкости разрушения, а также ударная вязкость при изгибе и ее составляющие - работа зарождения трещины и ее распространение. Динамические испытания металлов проводят для определения условий возникновения хрупкого состояния (обратимая и необратимая отпускная хрупкость, хладноломкость, синеломкость и др.), для оценки поведения материалов в условиях повышенной скорости деформирования и для выявления структурных изменений, связанных с изменением величины зерна, выпадением дисперсных фаз, появлением флокенов и т.п. [c.175]

Испытания на удар образцов с надрезом получили широкое распространение, так как они выявляют опасную склонность металлов к хрупкому разрушению (отпускная и тепловая хрупкость, хладноломкость, синеломкость и др.). Эти виды хрупкости не всегда обнаруживаются при статических испытаниях. Вследствие повышенной скорости [c.35]

На фнг. 123 показана зависимость положения верхнего порога хладноломкости ОТ температуры и длительности вторичного отпуска [33] лля склонной к отпускной хрупкости хромистой стали (0,3% С 1,38% Сг 0,32% Si 0,3%Мп 0,016% S 0,044% Р), прошедшей закалку и высокий отпуск. Верхний порог хладноломкости в вязком [c.142]

В свою очередь испытание на растяжение пластичных металлов не выявляет влияния некоторых особенностей структуры, например, влияния размера зерна, отпускной хрупкости, хладноломкости и др. Поэтому для конструкционных сталей ответственного назначения и особенно сталей, подвергаемых термической обработке, наряду с испытаниями на растяжение применяют более чувствительные способы испытаний, в частности, испытания на ударную вязкость. [c.111]

Наличие фосфора особенно сильно сказывается на механических свойствах стали в области низких температур (явление хладноломкости). Фосфор уменьшает работу распространения трещины и сопротивление металла хрупкому разрушению. Негативное влияние этого элемента тем сильнее, чем выше прочность стали. В состоянии отпускной хрупкости фосфор оказывает еще большее отрицательное воздействие на порог хладноломкости. Фосфор не ухудшает свойств коррозионно-стойких и жаростойких (хромоникелевых) сталей. Однако аустенитные безникелевые стали (Г 13), как и высокопрочные, при повышенной загрязненности фосфором малопригодны для эксплуатации при низких температурах [4, 9]. [c.717]

Излом изучают, во-первых, для оценки металлургического качества материала. Такой дефект обработки, как перегрев, оценивают в конструкционных материалах по наличию камневидного, а в быстрорежущих сталях нафталйнистого изломов рыхлоты, плены достаточно надежно выявляют в изломах литейных материалов и т. п. Определение температурных интервалов хладноломкости или отпускной хрупкости тоже можно отнести к области изучения изломов в связи с качествам м составом материала. Это обширная, чрезвычайно важная н наиболее древняя область использования характеристики излома. В современных условиях для решения названных задач применяют совершенное физическое оборудование — электронные микроскопы с приставками, позволяющими производить дифракционный, рентгеноспектральный и подобные анализы и определять природу фаз и других включений, ответственных за дефектность материала [71]. Применение этих методов исследования дало много ценных сведений о характерном строении и причинах возникновения различных металлургических дефектов в сталях [116]. Имеется также обширная литература, по-г.вященная анализу качества материала по фрактографическим признакам [5, И, 56, 106, ПО и др.]. [c.5]

Легирование другими элементами хромистой стали также повышает прокаливаемость. Для сечений диаметром 20—40 мм, кроме стали 40ХР, можно применять стали других марок из И1 группы. Стали этой группы дополнительно легированы марганцем, молибденом, кремнием, титаном. Все перечисленные элементы углубляют прокаливаемость и все, кроме молибдена, уменьшают запас вязкости. В этой группе выделяется по вязкости сталь ЗОХМ. Хотя прокаливаемость у нее не на много выше, чем у стали 40Х, но порог хладноломкости ниже кроме того, сталь ЗОХМ нечувствительна (как и другие молибденовые стали) к отпускной хрупкости II рода. [c.386]

Второй вид отпускной хрупкости, называемый обратимой отпускной хрупкостью или хрупкостью и рода, наблюдается в некоторых сталях определенной легированности, если они медленно охлаждаются (в печи пли даже на воздухе) после отпуска при температурах 500—550 "С или более высоких, т. е. они медленно проходили интервал температур 500—550 °С, или если их слишком долго выдерживают при 500—550 °С. При развитии отпускной хрупкости происходит сильное уменьшение ударной 1 Язкости и, что самое главное, повышение порога хладноломкости. В стали в состоянии отпускной хрупкости уменьшается работа зарождения трещины и особенно ее распространения. Этот вид хрупкости несколько подавляется, если охлаждение с температуры отпуска проводят быстро (Б. о), например в воде (рис, 122, в). При быстром охлаждении с температур отпуска 500—650 °С можно получить волокнистый, характерный для вязкого состояния излом. После медленного охлаждения получается хрупкий кристаллический излом, [c.189]

Сталь не чувствительна к перегреву и не склонна к отпускной хрупкости, хорошо сваривается и дефор.ммруется в холодном состоянии. По сравнению со спокойной сталью марок 15 и 20 кипящая сталь марок 15кп и 20кп имеет пониженную ударную вязкость, большую хладноломкость, более склонна к старению, несколько хуже сваривается. [c.252]

Хромомарганцевые стали. Совместное легирование хромом (0,9—1,2 %) и марганцем (0,9—1,2 %) позволяет получить стали с достаточно высокой прочностью и прокаливаемостью (например, 40ХГ). Однако хромомарганцевые стали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от 20 до —60 °С), склонность к отпускной хрупкости и росту зерна аустенита при нагреве. Введение титана обеспечивает хромомарганцевой стали [c.278]

В последние годы достоверно установлена связь обра ТИМОЙ отпускной хрупкости с обогащением границ зерен примесями, в первую очередь фосфором и его химически ми аналогами сурьмой, мышьяком, а также оловом По степени влияния на охрупчивание элементы располагают ся в ряд Sb, Р, So, As, где наиболее сильное влияние ока зывает сурьма Так, содержание сурьмы 0,001 % уже вы зывает значительное развитие хрупкости, повышая порог хладноломкости после окрупчиваюш,его отпуска почти на 100 °С При таких же содержаниях фосфор смеш,ает порог хладноломкости на 40 °С С помош,ью методов электронной микроскопии (Оже спектроскопия, метод обратного рас стояния быстрых ионов) проведена оценка сегрегаций ука занных примесей на границах зерен Установлено, что сегрегация примесей в приграничных участках превышает объемную концентрацию этих элементов в 100—1000 раз, а толщина приграничного слоя сегрегаций составляет лишь несколько атомных слоев (до 1—2 нм) Так, на промыш ленных хромоникелевых и хромомарганцевокремнистых сталях установлено, что в приграничном слое сегрегаций глубиной 0,5—1,0 нм концентрация Sb, Р и As может до стигать 5—20 % против сотых долей процента в теле зерна [c.119]

Резко отрицательное действие на хладостой-кость оказывают вредные примеси фосфор и сера. Растворяясь в феррите, фосфор заметно искажает кристаллическую решетку твердого раствора и повышает температуру перехода в твердое состояние. Охрупчивающее влияние фосфора усиливается при обогащении им межзеренных границ благодаря развитию ликвационных процессов. Обогащение фосфором границ аустенитных зерен может также явиться следствием перераспределения примесей из-за неодновременного протекания процессов превращения неравновесных структур. Обратимая отпускная хрупкость способствует не только абсолютному уменьшению уровня ударной вязкости, но и существенному повышению порога хладноломкости. Легирование молибденом снижает как склонность стали к отпускной хрупкости, так и порог хладноломкости. Повышение содержания фосфора на 0,01 % в литой стали 35Л увеличивает критическую температуру хрупкости на 20 °С. [c.600]

Отпуск в интервале температур 550—650°С приводит к сегрегации примесей по границам зерен и к выделению избыточных фаз, на что чувствительно реагирует положение порога хладноломкости и обычно ударная вязкость. Этот вид отпускной хрупкости называется отпускная хрупкость II рода (или обратимая отпускная хрупкость). Выдержка в указанном интервале температур, медленное охлаждение способствует развитию этого вида отпускной хрупкости. Повторный нагрев может вызвать или устранить отпускную хрупкость II рода (отсюда и название — обратимая отпускная хрупкость). Чувствительность к отпускной хрупкости проверяют путем сравнения T q правильно отпущенной стали (кратковременный нагрев, быстрое охлаждение после отпуска) и стали затем дополнительно охрупченной (обычно отпуск 520° С, 16 ч, медленное охлаждение). Следовательно, критерием чувствительности к отпускной хрупкости является показатель АТбо — разница в положении По охрупченной и неохруп-ченной стали. [c.23]

Эти последствия зернограничной сегрегации примесей при развитии обратимой отпускной хрупкости во многих случаях оказываются зна чительно более опасными с практической точки зрения, чем собственно повышение критической температуры хрупкости. Таким образом, влияние отпускной хрупкости на свойства taлeй не сводится — как полагали до недавнего времени — к повышению порога хладноломкости, а связано с более широкой проблемой качества и надежности ответственных элементов конструкций при различных внешних воздействиях и в разных средах. [c.7]

Возможность использования, кратковременных нагревов с целью периодической ликвидации отрицательных последствий развития отпускной хрупкости в деталях, длительно эксплуатирующихся в "опасном" интервале температур, представляется весьма заманчивой. Действительно, исследование образцов Сг — Мо стали, вырезанных из корпуса химического реактора, который эксплуатировался в течение 30 тьюяч ч при температурах 350-450°С, показало [256], что нагрев до 675°С и короткая выдержка (до 10 мин при этой температуре обеспечили практически полное восстановление исходной вязкости ста Ли, утраченной за время эксплуатации в результате развития обратимой отпускной хрупкости температура хладноломкости после такого нагрева снизилась от ВО°С до уровня (-10 -т 20°С), на котором она находилась до начала эксплуатации (сразу после изготовления реактора). [c.200]

Ужесточение условий эксплуатации изделий из конструкционных сталей, с одной стороны, и все более детальные лабораторные исследования, с другой стороны, приводят к обнаружению все новых опасных проявлений обратимой отпускной хрупкости. Еще соегсем недавно сч№ тали, что отпускная хрупкость приводит лишь к повышению порога хладноломкости и снижению вязкости разрушения в переходном интервале температур. Затем выяснилось, что может уменьшаться и трещиностойкость (7-интеграл) в области вязкого разрушения, долговечность при ползучести, радиационная стойкость, усталостная прочность и что особую опасность представляет усиление склонности к водородному охрупчиванию и коррозионному растрескиванию в электролитах. Появились данные об усилении при развитии отпускной хрупкости восприимчивости сталей к жидкометаллической и твердо-металлической хрупкости. В связи с тем, что элементы межзеренного разрушения встречаются в самых разнообразных условиях механического нагружения, можно ожидать, что будут выявлены и новые области проявления отпускной хрупкости (например, при кавитационном разрушении, зернрграничном проскальзывании, трении и износе). Близкие по природе к явлению обратимой отпускной хрупкости процессы охрупчивания могут развиваться и в сталях аустенитного класса. Обнаружение и исследование этих новых проявлений отпускной хрупкости и близких к ней явлений также представляется важным направлением дальнейшей работы. [c.210]

Хромомарганцевая сталь. Совместное легирование хромом (0,9—1,2%) и марганцем (0,9—1,2%) позволяет получить стали с достаточно высокой прочностью и прокаливаемостью. Эти стали 40ХГ, 40ХГР можно применять для изделий сечением 20— 40 мм. Однако хромомарганцевые стали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от +20 до —60°С), склонность к отпускной хрупкости и росту зерна аустенита при нагреве. Введение в сталь титана (ЗОХГТ) обеспечивает хро-марганцевой стали меньшую склонность к перегреву. [c.299]

Повторная закалка из критического интервала (между A i и Асз) снижает чувствительность к хрупкости [132]. Повышение температуры отпуска замедляет последующее развитие хрупкости при более низких температурах [114]. С увеличением времени выдержки при высоком отпуске (650°) вязкость падает, достигает минимума, затем начинает возрастать [114, 130, 133, 94, 102]. Порог хладноломкости сдвигается к более низким температурам [125]. С увеличением скорости нагрева под закалку [134] и под отпуск [55, 56] и уменьшением выдержек при отпуске обратимая хрупкость снижается и даже предупреждается. В структурах, полученных в результате изотермического распада хромоникелевых сталей, обратимая хрупкость развивается в меньшей степени, чем в отпущенном мартенсите [116]. Повышение температуры изотермического распада усиливает склонность к хрупкости [135]. Обратимая хрупкость наблюдается и в отожженных сталях [114, 136]. Развитие ее повышает температуру перехода к хрупкому разрушению при определении ударной вяч-кости в зависимости от температуры испытания. Рациональная оценка склонности стали к хрупкости возможна лишь в результате серийных испытаний и определения смещения критической температуры хрупкости под воздействием охрупчивания стали [109, 111, 114, 127, 120, 131 и др.]. Все известные случаи отпускной хрупкости можно рассматривать как разновидность явления хладноломкости, хотя о тождестве проблем отпускной хрупкости и хладноломкости говорить все же нельзя ([109] — см. также [138, 137]). Смещение кривых хладноломкости указывает на наличие отпускной хрупкости, но степень ее развития характеризует очень приблизительно [109]. Хрупкость характеризуется заниженным сопротивлением отрыву [139]. Разрушение идет по границам зерен аустенита а-фазы [113, 116, 140]. Под влиянием холодной пластической деформации восприимчивость к необратимой и обратимой хрупкости ослабляется [114, 141]. Пластическая деформация в аустенитном состоянии, после которой до рекристаллизации произведена закалка, резко ослабляет необратимую и. .братимую отпускную хрупкость [142]. [c.705]

Однако при выбранном методе испытаний вид излома часто дает возможность выявить и очень тонкие различия в структурном состоянии материала, иногда не улавливаемые даже при микроскопическом исследовании структуры. Известно, что стандартный металлографический анализ не улавливает различий в структуре, обусловливающих обратимую отпускную (хрупкость второго рода). Напротив, вид излома после отпуска в условиях, благоприятствующих раз Ви-тию хрупкости, резко меняется от волокнистого < кристаллическому (риг, 4 и 5). Изменение характера излома связано с тем, что неуловимые различия структуры вызыьа ют смещение норм а хладноломкости и соответствующее изменение характера разрушения. Хрупкий (кристалличе ский) излом часто непосредственно выявляет величину зерна аустенита, ауществовавшего при последнем нагреве стали. Это наблюдается в случаях [c.214]

Примечание. Хромистые стали 40Х, 45Х. 50Х относятся к дешевым конструкционным материалам С увеличением углерода в иих повышается ппочнонь, но снижается пластичность и вязкость, повышается порог хладноломкости. Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, устранение которой требует быстрого охлаждения с температуры высокого отпуска Стали прокаливаются на глубину 15—25 мм и применяются для деталей небольшого сечения. Прн этом стали 45Х и 50Х из-за иевысокои вязкости рекомендуются для изделий, работающих без значительных динамических HaipyiOK При работе в условиях трения или износа детали нз хромистых сталей подвергаются цианированию. [c.8]

Наибольшая прочность (о = 2600 3000 МПа) достигается при деформации переохлажденного аустенита, т. е. при обработке НТМО. Деформация в области высоких температур (ВТМО) не создает столь высокого упрочнения (о,, = 2200 ч- 2400 МПа). По-видимому, это объясняется тем, что при высоких температурах невозможно избежать хотя бы частичной рекристаллизации. Низкотемпературную термомеханическую обработку можно рассматривать как холодную обработку давлением, так как она проводится ниже температуры рекристаллизации. Однако ВТМО повы-шаег ударную вязкость, трещиностойкость, понижает порог хладноломкости и чувствительности к отпускной хрупкости. Кроме того, деформация при высоких температурах протекает при меньших усилиях и является поэтому более технологичной операцией. Поэтому ВТМО применяется чащ,е, чем НТМО. [c.183]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...