Специальные стали

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Из табл. 3 видно, что при температурах выше 1000 "С композиции на основе интерметаллидов обладают более высокими прочностными свойствами, более пластичны и имеют близкий к жаропрочным сплавам коэффициент термического расширения. Интерметаллические материалы имеют более высокую жаростойкость и износостойкость, чем жаропрочный сплав ЖС6.
...
Таким образом, из интерметаллических фаз наиболее благоприятное влияние на упрочнение сплавов оказывают соединения типа Л3В, а также некоторые фазы Лавеса. Выделение сг-фазы и ей подобных топологически плотно-упакованных фаз вызывает резкое охрупчивание сплавов.
...
Свойства некоторых интерметаллидов системы №—А1 и легированных композиций на их основе приведены в табл. 3.
...
рядоченность. При исходной неупорядоченной структуре (феррито-карбидная смесь — ФКС) имеет место только неупорядоченный механизм перекристаллизации. При исходной упорядоченной структуре (мартенсит, бейнит, вид-манштеттовый феррит) может наблюдаться тот или другой механизм перекристаллизации. В этом случае реализация одного из них будет определяться легированностью стали и скоростью нагрева.
...
В практике термической обработки конструкционных и инструментальных сталей наиболее часто нагреву для аусте-нитизации подвергается сталь, имеющая исходную кристал
...
лографически неупорядоченную структуру феррито-кар-бидной смеси (феррито-пер-литная, перлитная, перлитная с избыточными карбидами). Схема неупорядоченного (нормального) механизма образования аустенита представлена на рис. 37. При нагреве стали выше критических точек1 происходит полиморфное превращение, при этом, как полагают многие ученые (И. Н. Ки-дин, М. А. Штремель, С. С. Дьяченко, М. Л. Бернштейн и др.), зародыши аустенита
...
сталлизацией наклепанного при фазовом превращении аустенита. Поэтому при переходе через критическую точку образуется мелкое зерно аустенита. Процессы фазового перехода и рекристаллизации при таком механизме совпадают. Дальнейший нагрев в аустенитной области будет
...
1 В легированной стали, которая, как минимум, составляет тройную систему, превращение двойного эвтектоида в аустенит происходит не при постоянной температуре, а в интервале температур. Поэтому значения критических точек следует рассматривать лишь как средние температуры начала и конца превращения, протекающего в определенном интервале температур.
...
Изменения размера зерна стали при описанном механизме перекристаллизации иллюстрируют структуры, приведенные на рис. 38. Необходимо отметить, что процесс фазовой перекристаллизации при неупорядоченной исходной структуре феррито-карбидной смеси в углеродистых и легированных сталях практически мало различается. 06-
...
разевавшееся зерно аустенита во всех сталях мелкое. Правда, чем выше скорость нагрева, тем мельче получается зерно, так как скорость образования зародышей новой фазы возрастает быстрее, чем скорость их роста. Существенное различие между углеродистой и легированной сталью проявляется при повышении температуры в аусте-нитной области, когда происходит рост зерен аустенита, их собирательная рекристаллизация.
...
Рис. 38. Микроструктура стали ЗОХГСА прн неупорядоченном (нормальном) механизме перекристаллизации, Х200 (В. Д. Садовский):
...
нистую упорядоченную структуру (мартенсит и бейнит), полученную в результате подкалки при охлаждении проката, поковок, отливок, сварных соединений. Нагрев стали с исходной структурой мартенсита, или бейнита — нередкое явление также при повторной закалке перегретых легированных сталей. Механизм фазовой перекристаллизации при нагреве исходно упорядоченной структуры заметно сложнее, чем «нормальный» механизм перекристаллизации.
...
крупнозернистой упорядоченной структуры выше Лс3 может вызвать образование зерен аустенита той же формы, размера и ориентации, что и исходное зерно стали, т. е. происходит восстановление исходного зерна. Такое явление называют структурной
...
На рис. 39 приведены структуры, иллюстрирующие явление структурной наследственности в легированной стали. Исходное крупное зерно перегретой и закаленной стали (рис. 39, а)
...
В зависимости от легирования и скорости нагрева можно сгруппировать стали по степени проявления структурной наследственности. Ниже по данным В. И. Зельдовича показано влияние легирования и скорости нагрева на проявление структурной наследственности (знак «плюс» означает проявление структурной наследственности, а «минус» — ее отсутствие) в стали:
...
При промежуточных умеренных скоростях нагрева (100—150 °С/мин), когда успевает пройти полный распад мартенсита до начала «-^-перехода, структурная наследственность стали не проявляется. При этом а-»-у-переход совпадает с рекристаллизацией и з*ерно сразу же получается мелким, т. е. реализуется нормальный неупорядоченный механизм перекристаллизации.
...
В работах Н. Н. Липчина с сотрудниками отмечается, что специальные карбиды хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и титана, выделяясь при нагреве по границам мартенситных кристаллов, задерживают процесс рекристал-
...
Структурная наследственность хорошо проявляется в конструкционных сталях типа ЗОХГСА, 37ХНЗА, 20Х2Н4А и т. п. Наиболее вероятно проявление структурной наследственности при термической обработке предварительно перегретых сталей, содержащих добавки сильных карбидо-образующих элементов — титана, ванадия, ниобия. Однако необходимо оговориться, что не все легированные стали склонны к этому явлению при медленном нагреве. Быстрый нагрев, приводящий к структурной наследственности в конструкционных легированных сталях, может реализоваться на практике при электронагреве или нагреве тонких изделий в соляных ваннах с последующей кратковременной выдержкой. Следует подчеркнуть, что отпуск перед окончательным быстрым нагревом под закалку исключает проявление структурной наследственности. При медленном нагреве влияния предварительного отпуска, естественно, не наблюдается, так как он протекает в процессе самого нагрева под закалку.
...
В высоколегированных сталях (быстрорежущие, мар-тенситно-стареющие нержавеющие мартенситные стали и др.) структурная наследственность проявляется в широком диапазоне скоростей нагрева, т.е. не только при быстром и медленном нагреве, но и при промежуточных умеренных скоростях нагрева. Следовательно, в таких сталях структурная наследственность наблюдается в обычно принятых на практике условиях нагрева, так как восстановленное зерно аустенита длительное время не рекристалли-зуется. Так, при повторном нагреве под закалку быстрорежущей стали независимо от скорости нагрева при аустени-тизации происходит восстановление исходного зерна и наблюдается нафталинистый излом. В мартенситно-старею-щих сталях восстановление крупного зерна происходит при обычной технологии их термической обработки.
...
Растворение карбонитридных фаз в аустените при термической обработке определяет многие свойства стали (устойчивость переохлажденного аустенита, прокаливаемость и закаливаемость, разупрочнение при отпуске, дисперсионное упрочнение и др.).
...
Термодинамические условия равновесия карбидных и нитридных фаз в твердом растворе позволяют определить равновесные концентрации элементов в твердом растворе, т. е. растворимость при данной температуре. Термодинамические условия растворения специальных карбидов и нитридов в аустените характеризуются следующим уравнением:
...
По данным таблицы можно ориентировочно рассчитать температуры растворения карбидов и нитридов для определенных содержаний карбндообразующих элементов. Температура растворения зависит не только от химической природы даииой фазы, но и от состава стали. Прн этом невозможно указать конкретную температуру растворения карбида или нитрида безотносительно к составу стали. Находящиеся в аустените карбндо-, ннтридообразующие элементы (марганец, хром, молибден и др.) уменьшают коэффициент термодинамической активности углерода и азота (см. рис. 28), что, согласно уравнению (17), увеличивает произведение растворимости карбидов и нитридов, т. е. способствует переходу этих фаз в аустенит. Легирование стали некарби-дообразующнми элементами (кремнием, никелем, кобальтом) будет, наоборот, увеличивать коэффициент термодинамической активности углерода и азота, т. е. затруднять растворение карбидов и нитридов в аустените.
...
Необходимо подчеркнуть, что отмеченное влияние карбндообразующих элементов проявляется только в том случае, если они находятся в твердом растворе (аустените), а не в карбидной фазе. Поэтому при рассмотрении растворения того или иного карбида и нитрида следует учитывать, что раньше перейти в аустенит могут лишь менее сильные карбндо- или ннтрндообраэователи. Так, прн растворении в аустените карбида УС увеличивать его растворимость будут марганец и хром, карбиды которых растворились в аустените прн более низкой температуре. Титан такого влияния на растворение карбида ванадия оказывать не будет, так как он находится в периодической таблице левее ванадия и, следовательно, его карбид Т1С перейдет в аустенит прн более высокой температуре, чем карбид УС.
...
По уравнению (17) можно рассчитать растворимость карбидов и нитридов в сталях различного состава при любых температурах. Для этого необходимо знать значения стандартной свободной энергии образования карбидов и нитридов (см. табл. 1), а также коэффициенты термодинамической активности элементов в железе (см. гл. IV, п. 6).
...
По этим данным построена диаграмма растворимости карбида ванадия в аустените (рис. 41), по которой можно определить равновесные концентрации ванадия в аустените при разных температурах, если известно содержание углерода в аустените. На рис. 42 представлены данные по растворимости карбонитридов ванадия, ниобия, титана и нитрида алюминия в аустените (сталь 0,1 % С, 1,5 %Мп, 0,1 % Ме
...
По данным таблицы можно ориентировочно рассчитать температуры растворения карбидов и нитридов для определенных содержаний карбндообразующих элементов. Температура растворения зависит не только от химической природы даииой фазы, но и от состава стали. Прн этом невозможно указать конкретную температуру растворения карбида или нитрида безотносительно к составу стали. Находящиеся в аустените карбндо-, ннтридообразующие элементы (марганец, хром, молибден и др.) уменьшают коэффициент термодинамической активности углерода и азота (см. рис. 28), что, согласно уравнению (17), увеличивает произведение растворимости карбидов и нитридов, т. е. способствует переходу этих фаз в аустенит. Легирование стали некарби-дообразующнми элементами (кремнием, никелем, кобальтом) будет, наоборот, увеличивать коэффициент термодинамической активности углерода и азота, т. е. затруднять растворение карбидов и нитридов в аустените.
...
нагрева под закалку растворяются карбонитриды ванадия. Следует также отметить, что карбиды и нитриды хрома еще легче переходят в состав аустенита при более низких
...
ры растворимости карбидов в аустените с увеличением содержания углерода обусловлено повышением активности углерода в аустените вследствие роста его концентрации в твердом растворе и увеличения коэффициента термодинамической активности.
...
С повышением температуры и увеличением времени выдержки в аустенитной области происходит рост зерна аустенита. Движущей силой собирательной рекристаллизации аустенита является стремление системы понизить поверхностную энергию путем уменьшения протяженности границ зерен. В подавляющем большинстве сталей необходимо получить мелкое зерно аустенита, так как чем меньше размер зерна, тем выше прочность, сопротивление хрупкому разрушению и ряд других свойств сталей. В некоторых сталях (например, в магнитномягких трансформаторных сталях) стремятся получить, наоборот, крупное зерно. Легирование существенно влияет на размер зерна аустенита.
...
Следовательно, чем больше объемная доля нераство-ренных частиц сохраняется в стали при нагреве и меньше их размер, тем более мелкозернистым получается аустенит. Для получения мелкозернистой стали в широком диапазоне температур нагрева наиболее эффективно легирование стали двумя или более карбидо- или нитридообра-зующими элементами, имеющими различную температуру перехода соответствующих фаз в твердый раствор.
...
Рис. 44 иллюстрирует влияние труднорастворимых нитридов и карбидов на рост зерна аустенита стали типа І5Г2 (зерно выявлено методом вакуумного травления).
...
Необходимо отметить, что углерод, азот и алюминий, не связанные в карбиды и нитриды, а находящиеся в твердом растворе — аустените, способствуют росту его зерна. Также
...
увеличивают склонность к росту зерна бор, марганец и кремний. Мнения о природе влияния перечисленных элементов на увеличение склонности к росту зерна противоречивы.
...
При закалке, нормализации и отжиге происходит распад переохлажденного аустенита, при этом возможны три типа превращений1: перлитное, промежуточное, мартенсит-ное. Легирующие элементы существенно влияют на кинетику и механизм этих превращений.
...
Как известно, устойчивость переохлажденного аустенита к распаду характеризуется диаграммами изотермического йревращения аустенита. Изменение содержания углерода и чдегирование аустенита влияют на кинетику перлитного и промежуточного превращений и температуру мартенсит-ного превращения2.
...
На рис. 45 приведены такие диаграммы для углеродистых сталей с разным содержанием углерода. Устойчивость аустенита характеризуется С-образными кривыми начала и конца превращений. В доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях перлитному превращению предшествуют линии выделения избыточных фаз (феррита и цементита соответственно).
...
Некарбидообразующие элементы (№, А1, 51, Си), принципиально не меняя вид С-кривой, смещают ее по температуре превращения и повышают устойчивость аустенита, т.е. увеличивают инкубационный период распада, сдвигая линии по диаграмме вправо. Исключение составляет кобальт, который уменьшает время до начала распада.
...
Карбидообразующие элементы (Сг, Мо, Ш, V) существенно изменяют вид диаграммы и кинетику превращения, обусловливая четкое разделение перлитного и бейнитного превращения с появлением области повышенной устойчивости аустенита между ними. На рис. 46 приведены данные по влиянию никеля и хрома как некарбидообразующе-го и карбидообразующего элементов на характер диаграммы изотермического распада аустенита.
...
Разделение перлитного и промежуточного превраще- -ний на диаграмме распада вообще свойственно легированным сталям при наличии в их составе нескольких легирующих элементов независимо от их карбидообразующей способности, хотя при наличии карбидообразователей эта особенность ярче проявляется.
...
В перлитной области все легирующие элементы, за исключением кобальта, если они переведены в аустенит при нагреве, увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита. Особенно эффективно увеличивают инкубационный период молибден и марганец, несколько слабее
...
Рис. 45. Диаграммы изотермического распада аустенита в углеродистых сталях (А. А. Попов, Л. Е. Попова):
...
хром и никель. Уменьшает его кобальт. В доэвтектоидных сталях легирующие элементы могут по-разному влиять на выделение избыточного феррита и образование феррито-карбидной смеси. Так, кремний и алюминий ускоряют процесс образования избыточного феррита, но замедляют распад на феррито-карбидную смесь, а марганец и никель за
...
медляют оба процесса. Увеличение содержания углерода существенно уменьшает скорость образования избыточного феррита в доэвтектоидных сталях и повышает скорость образования избыточного карбида в заэвтек-тоидных сталях, а скорость образования феррито-кар-бидной смеси максимальна при его концентрации, близкой к эвтектоидной.
...
Рис. 46. Влияние никеля н хрома на характер диаграмм изотермического распада аустенита стали с 0,5 % С
...
риод начала промежуточного превращения, но суще-. ственно в меньшей степени, чем они влияют на перлитное превращение. Как известно, промежуточное превращение в отличие от перлитного не завершается полным распадом аустенита, часть аустенита остается нераспав-шейся. Легирование увеличивает количество остаточного аустенита при бейнитном распаде.
...
После легирования промежуточное превращение смещается в область более низких температур, в результате чего в высоколегированных сталях оно может совпадать с мартенситным превращением.
...
Влияние легирующих элементов на устойчивость аустенита не аддитивно, т. е. при наличии в аустените нескольких элементов их действие не суммируется, а может очень существенно изменяться. Так, наиболее сильный эффект повышения устойчивости аустенита наблюдается при таких композициях легирования, как Сг—№, Сг—N1—Мо, Сг—Мп, Сг—Мп—V и др., причем соотношение легирую-
...
Рис. 46. Влияние никеля н хрома на характер диаграмм изотермического распада аустенита стали с 0,5
...
Необходимо также отметить, что легирование может влиять на устойчивость переохлажденного аустенита косвенно, в результате изменения размера зерна, размера и количества нерастворенной карбидной фазы, состава и дисперсности неметаллических включений и других факторов. Все они могут заметно влиять на распад аустенита в перлитной области, но практически не влияют на промежуточное превращение и температурный интервал мартеиситного превращения. Так, перлитное превращение ускоряется за счет нерастворившихся в аустените карбидов, некоторых дисперсных неметаллических включений, уменьшения размера зерна.
...
марганец, несколько слабее действуют хром, ванадий, никель, молибден. Медь и кремний в количествах, применяемых в стали, мало влияют на положение мартен-ситной точки. Кобальт и алюминий повышают мартенситную точку. Углерод и азот сильно снижают температуру мартеиситного превращения. Поскольку от положения температурного интервала мартеиситного превращения аустенита по от
...
Рнс. 47. Влияние содержания легирующих элементов на температуру начала мартеиситного превращения Ми
...
зависит количество остаточного аустенита в стали, то элементы, понижающие температуру мартеиситного превращения (С, Мп, Сг, N1, Мо и др.), будут увеличивать количество
...
Необходимо также отметить, что легирование может влиять на устойчивость переохлажденного аустенита косвенно, в результате изменения размера зерна, размера и количества нерастворенной карбидной фазы, состава и дисперсности неметаллических включений и других факторов. Все они могут заметно влиять на распад аустенита в перлитной области, но практически не влияют на промежуточное превращение и температурный интервал мартеиситного превращения. Так, перлитное превращение ускоряется за счет нерастворившихся в аустените карбидов, некоторых дисперсных неметаллических включений, уменьшения размера зерна.
...
Наиболее полной характеристикой превращений аустенита при охлаждении для каждой стали являются изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита.
...
ждения. Такие диаграммы наглядны для сравнительной оценки разных сталей, а также для выявления роли легирования и других факторов (температуры нагрева, размера зерна, пластической деформации и т. п.) на кинетику распада переохлажденного аустенита.
...
Рнс. 48. Диаграмма изотермического (тонкие линнн) н термокинетического (толстые лннин) распада переохлажденного аустенита (А. А. Полов, Л. Е. Попова)
...
Сравнение расположения линий распада аустенита на обеих диаграммах показывает, что соответствующие линии на термокинетической диаграмме находятся правее и ниже тех же линий изотермической диаграммы. Следовательно, то же превращение при непрерывном охлаждении протекает при более низкой температуре и через большее время, чем при изотермическом распаде аустенита.
...
Кинетика превращений аустенита, т. е. вид диаграммы распада, зависит от множества факторов и прежде всего от химического состава аустенита.
...
В зависимости от легирования сталей можно выделить шесть основных разновидностей диаграмм изотермического распада переохлажденного аустенита и соответствующие им термокинетические диаграммы (рис. 49).
...
содержащих в основном некарбидообразующие элементы — никель, кремний, медь (рис. 49,о), изотермический распад аустенита характеризуется С-образными кривыми с одним максимумом. Перлитное и промежуточное превращения не разделены. При непрерывном охлаждении такой стали в зависимости от скорости охлаждения могут быть получены три типа структур: мартенсита (скорость охлаждения выше критической), мартенсита и феррито-карбидной смеси (ФКС) и только ФКС.
...
содержащих карбидообразу-ющие элементы — хром, молибден, вольфрам, ванадий и др. (рис. 49, б, г), диаграммы распада имеют две четко разделенные между собой области перлитного и промежуточного превращений, для каждой из которых характерны свои С-образные кривые. При содержании углерода до 0,4—0,5 % в конструкционных сталях (например, 2РХ2Н4А, 45ХН2МФА, ЗОХГСА, 38ХМЮА и др.) превращение по I ступени вдвинуто вправо по отношению к превращению по И ступени (рис. 49,6), а при большем содержании углерода (инструментальные стали типа 7X3, ШХ15, 9Х и т. п.), наоборот, I ступень лежит левее II ступени (рис. 49,
...
Кинетика превращений аустенита, т. е. вид диаграммы распада, зависит от множества факторов и прежде всего от химического состава аустенита.
...
Рис. 49. Основные разновидности диаграмм (/ — изотермические, // —термоки нетнческие) распада переохлажденного аустенита (А. А. Попов, Л. Е. Попова) а
...
Рис. 49. Основные разновидности диаграмм (/ — изотермические, // —термоки нетнческие) распада переохлажденного аустенита (А. А. Попов, Л. Е. Попова)
...
Необходимо отметить, что указанное разделение диаграмм в известной мере является условным, так как они не охватывают всего многообразия изотермических и термокинетических диаграмм распада переохлажденного аустенита.
...
В легированных сталях перлитное превращение состоит из собственно полиморфного г. ц. к.-»-о. ц. к. перехода, диффузионного перераспределения углерода и легирующих элементов, в результате чего образуются специальные карбиды и феррито-цементитная смесь (перлит).
...
От того, какие легирующие элементы и в каком количестве находятся в исходном ^-твердом растворе, зависит скорость отдельных звеньев перлитного превращения, а следовательно, и кинетика его в целом.
...
Полиморфный у^сс-переход в железе при малом переохлаждении аустенита (в районе температур I ступени) происходит путем неупорядоченного смещения атомов в отличие от мартеиситного (при большем переохлаждении), носящего сдвиговый упорядоченный характер. Легирование существенно влияет на скорость этого превращения: оно сильно замедляется в случае одновременного легирования железа хромом и никелем и в еще большей степени при дополнительном введении молибдена.
...
По данным Р. И. Энтина, замедление у->а-перехода под влиянием легирования обусловлено повышением энергии активации процесса самодиффузии железа и, следовательно, усилением межатомного взаимодействия в легированном у-твердом растворе.
...
Карбидообразование при перлитном превращении в стали является следствием перераспределения углерода и легирующих элементов между образующимися фазами: ферритом и карбидами. При наличии в составе стали кар-бидообразующих элементов могут возникать специальные карбиды, кроме цементита.
...
Специальные карбиды при наличии в составе растворенных сильных карбидообразующих элементов (ниобия, ванадия, хрома и др.) образуются в переохлажденном аустените до начала у-мх-превращения; в избыточном феррите (в эвтектоидной и заэвтектоидной стали эта стадия отсутствует); в феррите эвтектоида (перлита). На каждой стадии получаются специальные карбиды, тип которых зависит от состава аустенита.
...
аустените этих сталей при переохлаждении возможно образование избыточных специальных карбидов.
...
Схема распада аустенита и процесса карбидообразова-ния при перлитном превращении в сталях с ванадием, ниобием, титаном и цирконием имеет вид
...
быть непрерывными и прерывистыми (/, п). Непрерывные выделения возникают внутри зерна феррита, а вблизи границы зерен может быть зона, свободная от выделений. Прерывистые или нитевидные выделения образуются от мигрировавшей внутрь аустенита границы феррит -ного зерна. Они возникают при превращениях, имеется
...
Рис. 50. Выделения карбида ванадия прн диффузионном ■у-»-а-прев-ращеннн, Х20 000 (М. И. Гольд-штейн, Э. Л. Колосова, Г. Д. Сус5 лопаров):
...
граница раздела между двумя фазами с большими углами разориентировки, когда скорость миграции границы соизмерима со скоростью диффузии элементов, входящих в состав нитевидного карбида. Из перечисленных элементов IV и V групп прерывистые выделения обнаружены при формировании карбида ванадия. Карбиды, образовавшиеся из феррита эвтектоида (рис. 50, в),
...
Рис. 50. Выделения карбида ванадия прн диффузионном ■у-»-а-прев-ращеннн, Х20 000 (М. И. Гольд-штейн, Э. Л. Колосова, Г. Д. Сус⁵лопаров):
...
Форма непрерывных выделений одного и тогб же карбида, возникших на первых этапах распада в аустените и феррите, разная и определяется ориентационным соотношением кристаллических решеток матрицы и карбида.
...
В сталях, содержащих карбидообразующие элементы VI группы (Сг, Мо, W), процесс карбидообразования усложняется. Элементы этой группы в зависимости от содержания легирующего элемента в аустените могут образовывать несколько типов карбидов (см. гл. V. п. 3). В сталях с хромом — легированный цементит (Fe, Сг)3С и специальные карбиды (Fe, Сг)7Сз и (Fe, Сг)2зС6; в сталях с молибденом (вольфрамом) — карбиды (Fe, Мо)гзСб, МоС, М02С,
...
В хромистых сталях наряду с механизмом зарождения карбидов непосредственно в твердом растворе возможно-образование карбидов по механизму «на месте» (in
...
Некарбидообразующие элементы (Ni, Со, Si) непосредственного участия в процессах образования специальных карбидов не принимают. Как правило, они входят в состав цементита в количестве, равном их среднему содержанию в стали. Косвенное влияние их может состоять в воздействии на термодинамическую активность других элементов, т. е. на процесс их перераспределения при кар-бидообразовании. Перераспределение элементов при образовании специальных карбидов контролируется диффузионной подвижностью элементов. Все карбидообразующие элементы имеют коэффициент диффузии в аустените на 4—5 порядков ниже, чем у углерода. Влияние легиро-
...
вания на диффузию углерода относительно невелико. Поэтому можно полагать, что процесс карбидообразования лимитируется подвижностью карбидообразующих элементов. С понижением температуры превращения их подвижность становится малой и процесс образования специальных карбидов ниже 600—500 °С не идет. При более низких температурах развивается промежуточное превращение.
...
Зарождение зерен феррита и перлитных колоний при диффузионном у-нх-превращении • происходит в пределах одного аустенитного зерна. Как правило, средний диаметр ферритных зерен (йа) меньше аустенитного (й7). Отношение йу1<1а=К
...
Ниже по данным М. А. Штремеля, В. М. Лизунова, В._В. Шкато-ва приведено соотношение между исходным аустенитным йу
...
Зарождение зерен феррита и перлитных колоний при диффузионном у-нх-превращении • происходит в пределах одного аустенитного зерна. Как правило, средний диаметр ферритных зерен (й_а) меньше аустенитного (й₇). Отношение
...
фика промежуточного превращения в том, что оно развивается при температурах, когда скорость диффузии металлических атомов железа и легирующих элементов крайне низкая, а скорость диффузии углерода еще значительна.
...
Промежуточное превращение в легированных сталях состоит из диффузионного перераспределения углерода в аустените, бездиффузионного у-*~а-
...
Кинетика промежуточного превращения характеризуется рядом особенностей. К ним относится наличие инкубационного периода, неполное превращение аустенита в изотермических условиях и сохранение некоторого количества остаточного аустенита.
...
При разделении перлитного и промежуточного превращений в легированных сталях можно установить верхнюю температурную границу промежуточного превращения — температуру £н(Ьз) •
...
Легирование влияет на кинетику промежуточного превращения, хотя и в меньшей степени, чем на перлитное превращение. Так, в некоторых легированных сталях торможение изотермического превращения происходит во всем интервале промежуточного превращения, а в других — лишь при температурах верхней части этой области. В сталях, легированных 2 % 51
...
На рис. 51 показано влияние легирующих элементов на продолжительность инкубационного периода, температуру минимальной устойчивости аустенита и максимальную скорость превращения в промежуточной области для высокоуглеродистых сталей с 1,0 % С. Как видно, марганец и хром существенно влияют на кинетику промежуточного превращения, увеличивая продолжительность инкубационного периода и понижая температуру минимальной устойчивости аустенита и максимальную скорость превращения.
...
В углеродистых и некоторых низколегированных сталях в области повышенных температур на промежуточное превращение может накладываться перлитное превращение. При температурах ниже М„
...
Рнс. 51. Влияние хрома, молибдена, вольфрама н марганца при температуре максимальной устойчивости аустенита на продолжительность инкубационного периода т, температуру минимальной устойчивости гм у и максимальную скорость превращения отах в промежуточной области (К. Буигардт, Мюлдер). Сталь с 1,0% С, 1,0% Сг (/ — влияние Мп; 2
...
разный характер карбидообразования при промежуточном превращении. При высоких температурах промежуточного превращения происходит выделение карбидов из у-фазы, а при низких — из пересыщенной а-фазы, причем при высоких температурах из аустенита выделяется карбид цементного типа.
...
Возможность выделения карбидной фазы из обогащенного углеродом аустенита при промежуточном превращении возрастает по мере повышения содержания углерода в стали, а также при легировании в последовательности: кремний, марганец, хром, никель.
...
Кремний и алюминий способствуют максимальному насыщению остаточного аустенита углеродом. Так, в сталях с 0,3—0,6 % С содержание углерода в остаточном аустените при промежуточном превращении может возрасти в 2—3 раза.
...
В высокоуглеродистых легированных сталях выделение карбидов из аустенита может происходить уже на начальных стадиях промежуточного превращения, поэтому период решетки остаточного аустенита интенсивно уменьшается.
...
Микроструктура продуктов промежуточного превращения — бейнит. Различают верхний бейнит, имеющий перистое строение, и нижний бейнит, характеризующийся наличием игольчатого строения. Структура нижнего бейнита подобна структуре низкоотпущенного мартенсита. В низкоуглеродистых легированных сталях при высоких температурах промежуточного превращения возможно образование так называемых зернистых структур.
...
Для промежуточного бейнитного превращения характерно образование микрорельефа на полированной поверхности образца подобно рельефу при образовании мартенсита.
...
Изучение микроструктур промежуточного превращения осложнено высокой дисперсностью продуктов превращения, а также протеканием вторичных процессов — таких, как распад пересыщенного а-твердого раствора, карбидные превращения и др.
...
Структура бейнита хорошо разрешается только при больших увеличениях при использовании электронного микроскопа. Типичные структуры верхнего и нижнего бейнита приведены на рис. 53. Если в верхнем бейните карбиды цементитного типа могут выделяться между ферритны-ми пластинами, то в нижнем бейните, где диффузия угле-
...
Механические свойства продуктов промежуточного превращения существенно зависят от их структуры (см. гл. XIV, п. 2). Как правило, верхний бейнит имеет неблагоприятное сочетание механических свойств, низкое сопротивление хрупкому разрушению. Нижний бейнит имеет хоро-
...
ший комплекс механических свойств, в ряде случаев превышающий свойства тех же сталей, обработанных путем закалки и отпуска на ту же прочность.
...
Разработаны бейнитные стали, в которых промежуточное превращение имеет малый инкубационный период, а условия охлаждения обеспечивают подавление выделения доэвтектоидного феррита.
...
Мартенситное превращение в легированных сталях и сплавах развивается при низких температурах и больших степенях переохлаждения относительно равновесной температуры начала т-»-а-перехода. При температурах мартен-ситного превращения полностью подавлены диффузионные перемещения как металлических атомов железа и легирующих элементов, так и металлоидных атомов углерода и азота, поэтому по своему механизму мартенситное
...
Мартенситное превращение может протекать в углерод-содержащих легированных сталях, безуглеродистых легированных сталях, а также бинарных сплавах железо — легирующий элемент. В результате мартеиситного превращения обычно образуется пересыщенный твердый раствор на основе а-железа, причем в углеродсодержащих сталях твердый раствор пересыщен в основном углеродом, а в безуглеродистых легированных сталях — легирующими элементами. Содержание углерода и легирующих элементов в мартенсите такое же, как и в исходном аустените.
...
В углеродистых сталях наблюдается тетрагональность решетки мартенсита вследствие пересыщения твердого раствора углеродом. Степень тетрагональности решетки мартенсита— отношение с/а
...
На рис. 55 приведены С-образные диаграммы изотермического мартеиситного превращения в таком сплаве. Эта диаграмма внешне подобна диаграмме изотермического превращения аустенита в перлитной области. Однако в от-
...
Рис. 55. Кривые изотермического мартеиситного превращения в сплаве с 23,2 % № и 3,62 % Мп. Первые ощутимые следы мартенсита (0,2 % М)
...
Рис. 54. Мартен-снтная кривая прн атермиче-ском характере превращения
...
Верхней температурной границей образования мартенсита при пластической деформации является точка Мл,
...
Рис. 57. Влияние пластической деформации на образование мартенсита прн непрерывном охлаждении (а) и в изотермических условиях (б):
...
Аустенит, в котором при пластической деформации наблюдается у-»-а-переход, часто называют м е т а с т а-бильным
...
деформация может инициировать мартенситное превращение, наоборот, большая степень деформации приводит к торможению мартеиситного превращения как при непрерывном охлаждении, так и изотермическом.
...
Сложное влияние пластической деформации аустенита на мартенситное превращение объясняется, с одной стороны, увеличением числа дефектов кристаллического строения и появлением локальных напряжений, способствующих мартенситному превращению, а с другой стороны, изменением структуры аустенита, затрудняющей когерентное образование и рост мартенситной фазы.,
...
Мартенситное превращение в значительной степени может быть подавлено при фазовом наклепе, возникающем при а^у-переходах в случае циклического нагрева и охлаждения.
...
Механизм мартеиситного превращения заключается в закономерной скачкообразной перестройке граиецентрированной решетки аустенита в
...
Структура кристаллов мартенсита зависит от температуры мартен-ситного превращения, т. е. положения точки Мв.
...
Механизм мартеиситного превращения заключается в закономерной скачкообразной перестройке граиецентрированной решетки аустенита
...
Первичные кристаллы пластинчатого мартенсита растут в пределах исходного аустенитного зериа и, таким образом, длина их определяется размером аустенитных зерен. Вторичные кристаллы мартенсита растут в аустенитном зерне, разделенном первичными кристаллами на более мелкие участки.
...
В большинстве легированных конструкционных, а также углеродистых сталей при содержании менее 0,6 % С образуется пакетный
...
мартенсит. Двойники в пакетном мартенсите образуются при более низких температурах мартеиситного превращения, т. е. вблизи точки Мк.
...
В хромоиикелевых, марганцевых, хромомаргаицевых и других легированных сталях с низкой энергией дефектов упаковки формируется гексагональный е-мартеисит,
...
дается смесь из е- и а-мартенсита. Пример микроструктуры пластинчатого и пакетного мартенсита, а также е-мартенсита приведен иа рис. 58.
...
По мнению некоторых ученых, в формировании пластинчатого мартенсита определяющую роль играет дополнительная (аккомодирующая) деформация двойникованием, а пластинчатого — скольжением. При понижении температура сопротивление скольжению растет в большей степени, чем сопротивление двойникованию, поэтому при низких температурах мартеиситного превращения формируется двойиикованный мар-тенсит, а при более высоких — пакетный. В легированных сплавах па мере понижения мартенситиой точки морфология мартенсита меняется от пластинчатого к пакетному.
...
Ниже по данным Крауса и Мадера показано влияние состава сплава на морфологию мартенсита (границы образования пакетного » пластинчатого мартенсита), цифрами указано содержание второго компонента, %
...
мартенсит. Двойники в пакетном мартенсите образуются при более низких температурах мартеиситного превращения, т. е. вблизи точки М_к.
...
воре у дефектов кристаллического строения, образование предвыделений и выделение углерода и легирующих элементов в карбидную фазу. При этом мартенсит углеродистых сталей, имеющий объемноцентрированную тетрагональную (о. ц. т.) решетку, переходит в феррит с о. ц. к. решеткой. В легированной стали на
...
Легирующие элементы слабо влияют на кинетику распада мартенсита до температур отпуска 150—200 °С и существенно изменяют ее при более высоких температурах. Карбидйобразующие элементы (Сг, Мо, W, V, Nb) силь
...
Рис. 59. Схема выделения углерода из мартенсита в углеродистых (/), легированных не-карбидообраэующими элементами кроме кремния (2)
...
та — выделение из него углерода. Если в углеродистой стали практически весь углерод выделяется из мартенсита при 250—300 °С, то в сталях с карбидообразующи-
...
ми элементами этот процесс сдвигается в сторону более высоких температур (до 400—500 °С) г Такое влияние этих элементов, очевидно, связано с уменьшением термодинамической активности углерода в растворе (см. гл. IV, п. 6), т.е. с увеличением сил связи между атомами углерода и карби-дообразующего элемента в растворе.
...
Некарбидообразующие элементы (Ni, Си) и слабый кар-•бидообразующий элемент марганец практически не задерживают выделение углерода из мартенсита, а по некоторым данным даже несколько ускоряют этот процесс. Исключение из некарбидообразующих элементов составляет кремний, который заметно задерживает распад мартенсита.
...
Изложенные закономерности иллюстрируются схемой рис. 59, показывающей выделение углерода из мартенсита в карбидную фазу в углеродистой и легированных сталях. Как видно из схемы, карбиды цементитного типа начинают формироваться независимо от легирования при одной и той же температуре (tv).
...
Рис. 59. Схема выделения углерода из мартенсита в углеродистых (/), легированных не-карбидообраэующими элементами кроме кремния
...

Сварка пластмасс ультразвуком
Основы сварочного дела
Газовая сварка и резка металлов
Специальные стали
Трансформаторы для электродуговой сварки
Механические свойства металлов
Сварочный аппарат своими руками

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Специальные стали