Образование аустенита в легированной стали

Образование аустенита в легированной стали [c.337]

Перитектическое превращение не влияет на структуру и свойства углеродистых сталей, так как при С = 0,1...0,51 % все превращения заканчиваются образованием аустенита. В легированных сталях возможно сохранение метастабильной смеси двух фаз - б-феррита и аустенита. Такие смеси образуются в слитках, прокате, поковках и сварных соединениях аустенитных хромоникелевых сталей. Метастабильность характеризуется тем, что после высокотемпературного нагрева б-феррит или полностью исчезает, или его содержание уменьщается. Цементит является метастабильной фазой. При нагреве, не плавясь, он превращается в двухфазную смесь графита и аустенита или графита и феррита. [c.18]

Снижение диффузионной подвижности углерода при повышении концентрации хрома должно значительно меньше сказаться на скорости роста колонии с тонкой дифференцировкой. Форма линии выделения графита на анализируемых диаграммах сходна с формой линии начала образования а-фазы на диаграммах изотермического распада аустенита в легированных сталях и чугунах. Несмотря на формальность этой аналогии, можно говорить об известной общности причин, обусловливающих вторичное ускорение распада при больших переохлаждениях жидкого и твердого растворов. [c.19]

Стали для режущего инструмента. Повышенная устойчивость аустенита у легированных сталей, а следовательно, сравнительно небольшая критическая скорость закалки приводит, с одной стороны, к увеличению прокаливаемости, что позволяет получить высокую твердость в крупных сечениях, а с другой, — позволяет применять закалку в масле, что уменьшает коробление и возможность образования закалочных трещин, особенно в инструменте сложной конфигурации. [c.366]

Зарождение трещин в околошовной зоне в зависимости от легирования металла, условий сварки и режима последующего отпуска или эксплуатации может идти разными механизмами. По данным работы [107], в Сг-Мо-У и Сг-Мо сталях и швах наиболее вероятно первоначальное образование дефектов типа зародышевых пор по границам зерен первичного аустенита. В конструкционных сталях повышенной прочности и высоконикелевых сплавах возникают преимущественно зародышевые клиновые трещины. [c.98]

При нагреве углеродистых сталей с дисперсными перлитными структурами происходят коагуляция и сфероидизация карбидов. В легированных сталях возможны и карбидные превращения если перлитная структура появилась при значительном переохлаждении аустенита (например, структура троостита), когда образование специальных карбидов затруднено, отпуск при 600 — 700 °С вызовет превращение цементита в специальный карбид. [c.189]

Нагрев легированных сталей приводит при соответствующей температуре (выше Ai) к образованию аустенита. Но в легированных сталях, содержащих [c.57]

Изотермический отжиг заключается в нагреве стали выше критической точки Лсз и выдержке при этой температуре в течение времени, необходимого для полного и равномерного прогрева. Затем сталь относительно быстро охлаждают до температуры ниже Лг1 (650—700°). При этой постоянной (изотермической) температуре сталь выдерживают определенное время, необходимое для полного распада аустенита с образованием перлита (в доэвтектоидной стали — феррита и перлита), и затем охлаждают на воздухе. Изотермический отжиг имеет почти вдвое более короткий цикл, чем обычный отжиг. Преимущества изотермического отжига — достигаемая однородность структуры и ускорение процесса, особенно при отжиге легированной стали. В случае высокого содержания в стали хро.ма, никеля и других элементов только изотермический отжиг позволяет добиться превращения весьма устойчивого аустенита в перлит и феррит и обеспечить хорошую обрабатываемость стали режущим инструментом. [c.136]

В углеродистых сталях образование аустенита и его гомогенизация протекают достаточно быстро — в течение нескольких минут. В легированных сталях для этих процессов требуется больше времени, так как концентрация легирующих элементов в феррите и карбидах различна, и поэтому образующийся аустенит неоднороден не только по углероду, но и по концентрации легирующих элементов, скорость диффузии которых на несколько порядков меньше скорости диффузии углерода. [c.228]

Большинство исследователей считают, что во всем температурном интервале бейнитного превращения феррит образуется из аустенита по мартенситному механизму. В пользу этого представления говорят следующие факты образование рельефа на плоской полированной поверхности образца (при перлитном превращении рельеф не возникает), присутствие в легированных сталях остаточного аустенита после окончания бейнитного превращения (перлитное превращение всегда доходит до исчезновения аустенита), сходство микроструктур нижнего бейнита и отпущенного мартенсита, близость кристаллографии феррита в бейните и мартенсита, сходство субструктур верхнего бейнита и малоуглеродистого мартенсита. [c.255]

Легирующие элементы (кроме никеля и марганца) существенно замедляют распад мартенсита, так что мартенсит в некоторых легированных сталях может сохраняться до 400—500° С. Кроме того, при отпуске происходит превращение остаточного аустенита в мартенсит. Все это способствует сохранению твердости легированных сталей до значительно более высоких температур, по сравнению е углеродистыми. В ходе отпуска происходит образование дисперсных частиц карбидов, поэтому прп 400—500° С в сталях, легированных хромом, молибденом, ванадием, отмечается повышение твердости по сравнению с закаленным состоянием. Процесс укрупненная карбидов в легированных сталях при повышенных температурах идет медленно, и также по этой причине легированные стали способны сохранять значительную прочность и твердость при высоких температурах. [c.178]

Двухступенчатые реплики, метилметакрилат — окись кремния, предварительное оттенение Ge, 30°. В превращениях верхнего и зернистого бейнита часто имела место стабилизация аустенита в пределах бейнитной структуры, особенно в легированных сталях. Кажется маловероятным, что иглы нижнего бейнита могут включать стабилизированный аустенит, хотя эта возможность не исключается. Некоторые из пластинок, показанные на микрофотографии 175/7, могли состоять из такого стабилизированного аустенита. Обратите еще раз внимание на угол 60°, образованный выстроенными в ряд карбидами с направлением роста игл. [c.118]

Примером может служить эвтектоидное превращение в стали. Кристаллическая решетка пластинок цементита находится в хорошем соответствии с решеткой аустенита. Образование цементита сопровождается ничтожным тепловым эффектом. Характерно, что в легированной стали образование стабильного легированного карбида, решетка которого не обладает размерным соответствием решетке аустенита, происходит лишь в процессе последующей длительной выдержки путем перераспределения легирующих элементов и железа между ферритом и цементитом. Таким образом, правило ступеней является общим как для диффузионных, так и для бездиффузионных превращений. [c.17]

В соединениях легированных сталей наибольшую степень охрупчивания получают участки ОШЗ на расстоянии около 0,1 мм от линии сплавления вследствие укрупнения зерна и образования твердых и малопластичных составляющих структуры в результате превращения аустенита (так называемое трансформационное охрупчивание). Одной из причин охрупчивания [c.546]

Все приведенные в справочнике конструкционные легированные стали имеют меньшую или большую флокеночувствительность после горячей обработки давлением. В литом состоянии все стали обычно не имеют флокенов, поскольку в этом случае имеется достаточно большое количество усадочных пор — резервуаров, в которые может выделяться водород з молекулярном состоянии при превращении аустенита и не создавать таких больших давлений в них, которые могли бы способствовать образованию флокенов при определенных температуре и времени. [c.12]

При остывании легированной стали распад аустенита в зависимости от ее химического состава и скорости остывания может начаться при низких температурах (гораздо ниже, чем при его образовании при нагреве) с переходом аустенита в мартенсит, образование которого связано с резким увеличением объема. Так как в этом случае объемные деформации происходят при температурах, когда металл находится в упругом состоянии, то эти структурные превращения приводят к образованию остаточных напряжений. [c.211]

Легирование стали N тормозит рост зерна при высоких температурах, однако без существенного увеличения ударной вязкости. N принято вводить в сталь в количестве 1/75-1/100 от содержания Сг, так как в этом случае зерно измельчается в литом состоянии за счет модифицирующего действия нитридов хрома. Ограничение роста зерна при высоких температурах в деформированной стали связано с образованием аустенита по границам зерен феррита. Для этого в сталь вводят 1-2 % Ni. N в системе Fe- r, подобно С, смещает границу у - фазы в сторону более высокого содержания Сг. Как N, так и С имеют малые атомные радиусы и образуют твердые растворы внедрения. Их растворимость в феррите ниже, чем в аустените, вследствие чего в высокохромистых сталях присутствуют, как правило, карбиды и нитриды Сг. Легирование стали Х28, содержащей N, 1,5 % Ni повышает ее прочность и особенно ударную вязкость, значения которой тем больше, чем значительнее суммарное содержание N и Ni. Однако высокая ударная вязкость сохраняется только при условии проведения предварительной закалки стали с относительно невысоких температур. В случае высокотемпературных закалки и отпуска (при 700 - 800 °С) ударная вязкость резко снижается. [c.19]

Для получения однородного аустенита в легированных сталях требуются более высокая температура нкгрё-ва и большая выдержка при нагреве под закалку. Рост зерна аустенита при нагреве стали оказывает больщое влияние на результаты термообработки, главным Образом закалки. Сталь с крупным зерном имеет пониженный предел прочности, пониженную ударную вязкость и склонность к образованию трещин поэтому при термообработке всегда стремятся к получению мелкого зерна. На процесс роста зерен в углеродистой стали оказывают влияние температура и продолжительность нагре ва, содержание углерода в стали, способы раскисления [c.75]

Закономерности образования аустенита в углеродистой стали в основных чертах остаются справедливыми и для легированной стали. Однако введение в сталь легирующих элементов смещает температурные границы протекания процессов при нагревании. Присутствие легирующих элементов вызывает прежде всего сдвиг критических точек по температуре по отношению к их положению в нелегированной стали, т. е. на диаграмме Ре — РедС. В сталях, легированных одним элементом смещение критических точек, в общих чертах, направлено так же, как в бинарных сплавах этого элемента с железом. Объясняется это тем, что углерод в количествах, долускаемых в стали, не изменяет принципиально температурных грани д существования равновесных ферритной и аустенитной фаз по сравнению с тем, что наблюдается в бинарных сплавах железа с легирующими элементами. [c.280]

Повышенное содержание остаточного аустенита приводит к снижению контактной и усталостной прочности. На количество остаточного аустенита влияют температура нитроцементации, химический состав стали и суммарное содержание азота и углерода. Азот, присутствуя в слое, значительно повышает количество остаточного аустенита в легированных сталях. Так, в сталях с содержанием никеля 3,25—3,75% (12Х2Н4А, 20Х2Н4А) в закаленном слое сохраняется до 60—70% остаточного аустенита. Поэтому предельное содержание никеля в сталях должно быть не более 1,2%. Суммарное содержание углерода и азота должно быть в требуемых пределах (см. табл. 14). Снижение содержания углерода приводит к образованию структуры низкоуглеродистого мартенсита с трооститом. При увеличении содержания углерода возрастает количество остаточного аустенита и появляется карбонитридная фаза, снижающая устойчивость аустенита в связи с переходом азота и углерода в карбонитриды. При этом на поверхности появляется трооститная сетка (рис. 114). Присутствие карбонитридов в слое снижает также сопротивляемость ударным нагрузкам в результате охрупчивания слоя. При содержании азота в слое менее 0,1% вследствие внутреннего окисления происходит обеднение твердого раствора легирующими элементами и появляются продукты немартенситного превращения аустенита (трооститная сетка). [c.156]

В случае доэвтектондной или заэвтектоидной легированных сталей на диаграмме изотермического распада переохлажденного аустенита, так же как и углеродистой стали, появляется добавочная линия, соответствующая началу выделения избыточного легированного феррита или карбида. Перлитное превращение в сталях, легированных карбидообразующими элементами, сводится к полиморфному превращению у а и диффузионному перераспределению углерода и легирующих элементов, что приводит к образованию перлита (легированный феррит Ь легированный цементит). Особенность промежуточного превращения в легированных сталях заключается в том, что оно не идет до конца. Часть аустенита, обогащенного угеро- [c.178]

В ряде работ [4 — 6, 12, 23 и др.] отмечалось, что в легированных сталях образование аустенита происходит медленнее, чем в углеродистых. В большинстве исследований для изучения этого вопроса использовались высокоуглеродистые стали, близкие по составу к эвтектоидным, или заэв-тектоидные со сфероидизированными карбидными частицами. При этом авторы исходили из модели зарождения аустенита на карбидных частицах в виде равномерной оболочки и сопоставляли экспериментальные данные о растворении цементита и росте центра 7-фазы с расчетными, выполненными в предположении, что скорость роста аустенитной оболочки вокруг карбидной частицы контролируется скоростью диффузии углерода в аустените. [c.18]

Из табл. 4 йидно, что величины с Y. G для одного и того же исходного состояния практически не зависят от содержания углерода как в углеродистых, так и в легированных сталях. Исходное же состояние заметно влияет на эти параметры. Так, для закаленных сталей скорость зарождения центров аустенита на порядок- полтора выше, чем в отожженных, а скорость роста меньше. В деформированном же состоянии возрастают по сравнению с отожженным и скорость зарождения, и скорость роста центров т-фазы, чем и объясняется, в соответствии с уравнением (16), значительное ускорение образования аустенита для таких исходных структур. [c.72]

Чем более легирована сталь, тем шире диапазон ско ростей нагрева, при которых проявляется структурная наследственность в стали Легирование влияет на критичес кую скорость нагрева, при которой наблюдается восста новление исходного крупного зерна при повторном нагреве выше Асз и не происходит образования мелкозернистого аустенита Для легированной стали на рис 40 приведена схема, упрощенно показывающая процесс формирования зерна при нагреве и охлаждении стали с исходной упоря доченной структурой [c.77]

В сталях с атермической кинетикой мартенситного пре вращения наблюдается явление стабилизации аустенита Если при закалке стали сделать промежуточную выдержку в мартенситном интервале температур, то общее количест во мартенсита будет меньше, а количество остаточного аустенита больше, чем в случае непрерывного охлаждения до точки Мк, при этом с увеличением продолжительности выдержки это различие будет расти После изотермической выдержки в мартенситном интервале образование мартен сита при последующем охлаждении начинается не при этой температуре, а при более низкой, причем чем меньше тем лература промежуточной выдержки, тем ниже температу ра, начиная с которой вновь начинается образование мар тенсита Явление стабилизации аустенита может оказать ся и при охлаждении стали с непрерывными, но разными скоростями Так, в легированных сталях мартенситного класса, закаливаемых на воздухе, количество остаточного аустенита намного больше, чем в этих же сталях после за калки в масле или в воде При этом вследствие того, что углерод является элементом, наиболее сильно понижаю щим мартенситные точки, в высокоуглеродистых сталях после замедленного охлаждения (например, при ступенча той закалке) содержание остаточного аустенита может пре вышать 20 % [c.102]

Все легирующие элементы (за исключением кобальта) увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита как в области перлитного, так и в области бейнитного превращения. Это проявляется в смещении вправо (в сторону большего времени вьщержки) кривых начала и конца распада аустенита. Причиной повышенной устойчивости легированного аустенита в перлитной области является то, что для образования ферритокарбидной структуры в легированной стали требуется прохождение диффузионного перераспределения не только углерода, но и легирующих элементов с образованием легированного феррита, легированного цементита и специальных карбидов. Но диффузия легирующих элементов проходит с малой скоростью и, кроме того, карбидообразующие легирующие элементы заметно снижают скорость диффузии углерода в стали. Одновременно легирующие элементы уменьшают и скорость прохождения полиморфного превращения у —> а. [c.440]

Эти диаграммы показывают, что при малых скоростях охлаждения в углеродистой стали возможен распад аустенита только с образованием ферритно-цементитной структуры различной степени дисперсности — перлита, сорбита, троости-та. Промежуточного превращения в углеродистой стали не происходит. При высоких скоростях охлаждения (выше Vr) аустенит претерпевает только мартенситное превращение. В легированной стали присутствует помимо перлитной также бейнитная область, причем повышение скорости охлаждения способствует образованию бейнита. Бейнитное превращение не проходит до конца и в структуре стали после охлаждения будут присутствовать бейнит, мартенсит и остаточный аустенит. Для получения чисто мартенситной структуры охлаждение стали необходимо проводить со скоростью вьпде критической, при которой не протекают ни перлитное, ни бейнитное превращения. [c.441]

Закалка при недостаточном времени нагрева и выдержки приводит к образованию малолегированного аустенита, а следовательно, и мартенсита, вследствие чего понижается красностойкость стали большее время нагрева способствует увеличению легированности и количества остаточного аустенита в закаленной стали и понижению твердости стали. [c.273]

Установлению причины замедляющего действия легирующих элементов на распад переохлажденного аустенита, посвящен ряд обстоятельных исследований (В. С. Садовский, М. Е. Блантер, Р. И. Энтин, Р. Мел, А. Хультгрен и др.). Замедление распада аустенита следует объяснить рядом факторов, но главным является ао-видимому, то, что при перлитном превращении в легированной стали требуется, диффузия легирующих элементов для образования карбида, тогда как в углеродистой стали для образования цементита (РезС) требуется только диффузия углерода. [c.263]

Результаты экспериментов представлены на рис. 6.1 в виде диаграмм анизотермического образования аустенита в условиях сварочного нагрева. Как видно, для всех исследованных сталей отмечаются закономерное повышение критических температур и расширение межкритическЛ о интервала при увеличении интенсивности нагрева. Наиболее значительное расширение температурного интервала процесса а—7 превращения характерно для стали 15МФ, легированной химическими элементами, образующими устойчивые карбиды. Отмеченное объясняется как повышением температурного порога растворения карбидов, так и существенным понижением диффузионной подвижности углерода в присутствии молибдена и ванадия. [c.107]

Некоторые легирующие элементы снижают точку мартенсит-ного превращения, и поэтому в некоторых легированных сталях, содержащих достаточное количество углерода и легирующих элементов, точка Л н расположена ниже 0°С и закалкой можно получить чистую аустенитную структуру (см. гл. XIV, п. 6). Из этого следует, что температура образования мартенсита зависит в основном от состава стали (состава аустенита). [c.263]

Легирующие элементы, присутствующие в стали, оказывают влияние на структуру цементуемого слоя, механизм его образования и скорость диффузии. В случае цементации сталей, легированных карбидообразующими элементами, при температуре диффузии возможно образование двухфазного слоя из аустенита и карбидов глобулярной формы. При этом аустенит обедняется углеродом и карбидообразующнми элементами (Сг, Мп, Ti) и на поверхности после закалки образуются пемартенситные структуры, способствующие снижению твердости и особенно предела выносливости. Суммарная концентрация углерода на поверхности цементированного слоя сталей, легированных карбидообразующими элементами, может достигать 1,5—2,0 % и более. Карбидообразующие элементы (Сг, Мп, Мо, W и др.) увеличивают энергию активации Q, уменьшают коэффициент диффузии углерода в аустените. Никель и кобальт повышают коэффициент диффузии углерода в аустените. Однако на толщину слоя, легирующие элементы в том количестве, в котором они присутствуют в цементуемых сталях, практически не влияют. [c.233]

Дальнейшие успехи в создании прочных сталей связаны с тем, что у некоторых многокомпонентных легированных сталей (с относительно небольшим общим содержанием легирующих добавок) при охлаждении с температуры аустенитного превращения в определенном интервале те.мператур (450—550 С) не наблюдается распада аустенита, сопровождающегося образованием твердых феррпто-цементитных смесей. В этом интервале сталь неограниченное время остается в пластичном состоянии ее можно ковать, шта.мповать, прокатывать. Это положило начало термомеханической обработке, представляющей собой сочетание процессов термообработки и пластической деформации. [c.174]

Пакетный мартенсит, также называемый реечным, массивным, высокотемпературным и недвойниковым (дислокационным) имеет форму примерно одинаково ориентированных тонких пластин (реек). Они образуют плотный более или менее равноосный пакет. Ширина реек 0,1...1,0 мкм, поэтому оптической металлографией выявляются только их пакеты. По этой причине пакетный мартенсит получил название массивного. Пакетный мартенсит образуется в большинстве низкоуглеродистых легированных сталей. Он характеризуется сложным дислокационным строением с высокой плотностью дислокаций (до 10 ...10 см ). Его образование обусловлено пластической деформацией исходной решетки аустенита путем скольжения. [c.524]

Наблюдается также резкое снижение термостойкости — с 840 до 220 циклов. Жаростойкость сталей возрастает с 4,244 г/см -ч при 10,11% Сг по мере повышения концентрации хрома, достигая 0,24 г/см -ч при 20,29% Сг. Введение углерода повышает твердость сталей на 4—7 ед, HRB, временное сопротивление на 10—15% и снижает пластичность и ударную вязкость вследствие интенсивного карбидообразования. Незначительно снижается также жаростойкость. Пластические свойства, ударная вязкость и термостойкость сталей с азотом заметно выше, чем с углеродом. Совместное легирование сталей углеродом и азотом приводит к повышению твердости, временного сопротивления и снижению пластических свойств. В целом влияние азота и углерода на свойства сталей объясняется повышением стабильности аустенита, расширением аусте-нитной области и смещением начала образования а-фазы в сторону более высоких содержаний хрома. [c.105]

В случае цементаиии сталей, легированных карбидообразующими элементами, при температуре диффузии возможно образование двухфазного слоя из аустенита и карбидов глобулярной формы. На толщину слоя легирующие элементы в том количестве, в котором они присутствуют в цементуемых сталях, практически не влияют. [c.233]

Однако быстрое охлаждение вызывает сильное переохлаждение аустенита, что уменьшает количество свободного феррита и приводит к образованию тонкой ферритно-цементитной структуры (троостит, сорбит). После закалки следует отпуск, чаще самоот-пуск за счет теплоты, сохранившейся при неполном охлаждении при. закалке. После упрочнения сортового проката временное сопротивление о в возрастает в 1,5—2,0 раза при сохранении bu o кой пластичности и понижении порога хладноломкости. Одновременно повышается и предел выносливости. Термическая обработка с прокатного нагрева позволяет сэкономить 10—50 % металла для изготовления конструкций, дает экономию энергетических ресурсов и позволяет в ряде случаев заменить легированные стали термически упрочненными углеродистыми сталями. [c.257]

По типу равновесной структуры стали подразделяются на доэвтекто-идные, эвтектоидные, заэвтектоидные и ледебуритные. Эвтектоидные стали имеют перлитную структуру, а доэвтектоидные и заэвтектоидные наряду с перлитом содержат соответственно избыточный феррит или вторичные карбиды типа МзС. В структуре литых ледебуритных (карбидных) сталей присутствует эвтектика (ледебурит), образованная первичными карбидами вкупе с аустенитом поэтому по структуре они могут быть отнесены к белым чугу-нам, но их причисляют к сталям с учетом меньшего, чем у чугунов, содержания углерода (< 2%) и возможности подвергать пластической деформации. Влияние легирующих элементов на положение точек 8иЕ диаграммы Ре—С (см. рис. 4.1) проявляется чаще всего в их смещении в направлении меньшего содержания углерода. В сталях с высоким содержанием элементов, сужающих у-область, при определенной концентрации исчезает уоа-превращение (рис. 7.5, б). Такие стали относят к ферритному классу. При высокой концентрации в стали элементов, расширяющих у-область, происходит стабилизация аустенита с сохранением его при охлаждении до комнатной температуры. Эти стали причисляют к аустенитному классу. Таким образом, с учетом фазового равновесия легированные стали относят к перлитному, карбидному, ферритному или аустенитному классам. [c.154]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...