Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

в котором присутствуют дисперсные кристаллы карбидов, имеющих (}х)рму пластин.

В области температур второй стадии отпуска также происходит превращение в-карбида в цементит. Естественно, что чем выше температура отпуска до 350 °С, тем ниже концентрация углерода в мартенсите, но форма кристаллов близка к той, которая была у мартенсита после закалки.

Обеднение кристаллов мартенсита углеродом приводит к тому, что степень его тетрагональности (отношение с/а) постепенно уменьшается и при температуре около 350 °С становится равной 1 (как и у феррита). Это указывает на то, что количество углерода, остат ющееся в а-твердом растворе, становится близким к равновесному. Однако решетка а-твердого раствора все еще остается упруго искаженной вследствие сохранения дефектов строения, которое было в мартенсите закаленной стали.

Превращение остаточного аустенита (второе превращение при отпуске). При 250-350 °С происходит превращение остаточного аустенита. Он превращается в нижний бейнит, имеющий структуру, аналогичную образующейся при распаде мартенсита при тех же температурах и продолжительности нагрева. Все легирующие элементы, особенно марганец, хром, кремний, задерживают распад аустенита, повышая температуру его превращения.

Третья стадия или третье превращение при отпуске (350-450 °С) сопровождается интенсивным уменьшением углерода и полным завершением процесса выделения углерода из а-раствора (мартенсита) и соответственно уменьшением плотности дефектов строения в этой фазе. Кроме того, происходит рост частиц карбидов. Следовательно, сталь после отпуска при 350-450 °С состоит из кристаллов а-твердого раствора и находящихся в них мелкодисперсных частиц цементита - такую структуру называют т р о о с т и-том отпуска.

Коагуляция карбидов (четвертое превращение при отпуске). При температурах выше 450 °С резко уменьшаются плотность дефектов строения в а-фазе, а также рост (коагуляция) и сфероидизация карбидов. Тонкопластинчатые выделения карбидов приобретают округлую форму (сфероидизация) и одновременно укруп-

няются (коагуляция). Вследствие коагуляции карбидов очень тонкая феррито-цементитная структура - троостит отпуска - при 500-600 °С превращается в структуру, отличающуюся более крупными частицами карбидов, расположенными в феррите; ее называют сорбит отпуска. Сорбит отпуска в свою очередь при более высоких температурах (выше 650 °С и до точки Асг) превращается в перлит отпуска. Карбидообразующие элементы (Сг, Мо, W, V и др.), а также Si затрудняют диф(})узию углерода в а-растворе, задерживают коагуляцию карбидов (цементита). Поэтому после отпуска при одинаковой температуре сталь, легированная этими элементами, сохраняет более высокую дисперсность карбидных частиц и большую твердость и прочность.

В процессе четвертого превращения при отпуске легированной стали происходит изменение состава а-твердого раствора и карбидов. В результате диффузии при повышенных температурах отпуска происходит диффузионное перераспределение атомов карбидообразующих элементов и последние в основном переходят в карбиды, а твердый раствор соответственно обедняется ими. Концентрация некарбидообразующих элементов в процессе отпуска в а-растворе и карбидах не изменяется.

Влияние отпуска на механические свойства. Распад мартенсита при отпуске влияет на свойства стали. При низких температурах (до 200-250 °С) твердость изменяется незначительно.

Повышение температуры отпуска выше 200-250 °С заметно снижает твердость, временное сопротивление разрыву 0в и предел текучести ао,2 и повышает отно£и-тельное удлинение б и поперечное сужение (рис. 83, а).

Карбиды в троостите и сорбите отпуска в отличие от троостита и сорбита, полученных в результате распада переохлажденного аустенита, имеют форму зернистую, а ке пластинчатую. Это изменение структуры улучшает многие свойства стали. При одинаковых значениях твердости и Оо,г сталь со структурой троостита и сорбита отпуска имеет более высокие значения ij3 и KCU, а также сопротивление разрушению, чем сталь со структурой троостита или сорбита закалки. В то же время при равных значениях пластнч-

ности и вязкости сталь после закалки и отпуска имеет более высокую прочность.

Хрупкость при отпуске легированных сталей. Отпуск некоторых легированных сталей в ряде случаев снижает ударную вязкость. Такое снижение вязкости получило название отпускной хрупкости.

Б легированной стали могут возникать два вида отпускной хрупкости (рис. 83, б).

if,% т б,нт

- ш\- то -

пси, НДж/м

- 250

- 200

- 150

- 100

- so - 200

200 т ш 500 т t„°c 200 т wo 500 „,"0

Рис. 83. Влияние температуры отпуска на механические свойства закаленной стали с 0,45 % С (с) и изменение ударной вязкости легированной стали в зависимости от температуры отпуска и последующей скорости охлаждения (б)

Первый вид отпускной хрупкости, называемый необратимой отпускной хрупкостью, наблюдается в результате отпуска при 300-400 °С. Отличительной особенностью хрупкости первого рода является ее необратимый характер. Если провести отпуск при температуре выше 400 °С, когда повысится вязкость, но снизится прочность, а затем вновь нагреть при 350-400 X., то этот повторный отпуск уже не вызывает снижения ударной вязкости. Излом стали в состоянии необратимой отпускной хрупкости блестящий, кристаллический.

Наиболее вероятной причиной хрупкости является выделение карбидов из мартенсита, в основном по границе зерна.