Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 268
Скачиваний: 0
напряжений I I рода. Размеры карбидов в этой области температур в легированной хромом стали, согласно работе [239], изменяются
незначительно. При |
дальнейшем повышении температуры |
отпуска |
|||||||||||||||
|
|
|
|
/ |
Нс>э |
|
|
|
рост |
карбидных |
частиц |
до |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
некоторого |
«критического» |
|||||||||
|
|
|
• |
|
60 |
|
|
|
размера |
[291 ] приводит к уве |
|||||||
|
т |
|
|
|
|
|
|
личению |
коэрцитивной силы, |
||||||||
|
А |
|
( |
|
|
50 |
|
|
|
несмотря |
на |
то, что |
продол |
||||
20 |
|
|
|
|
40 |
|
|
|
жается снятие |
искажений |
I I |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рода. Максимум Нс |
примерно |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
соответствует |
критическому |
||||||
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
размеру |
карбидных |
частиц |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при поперечном его |
сечении, |
|||||||
200 |
400 |
600 |
|
|
|
2оо 400 да |
soo t°c |
||||||||||
|
|
а |
|
|
|
равном толщине границы меж |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
ду двумя доменами (180°-ная |
|||||||
Рис. ПО. |
Изменение |
коэрцитивной |
силы |
||||||||||||||
сетка |
Блоха). С дальнейшим |
||||||||||||||||
сталей 38ХА |
(а) |
и ШХ6 |
(б): |
|
|
укрупнением |
карбидных |
час |
|||||||||
/ — э л е к т р о о т п у с к , |
|
о н |
= 1000 |
граЫсек, |
2 — |
||||||||||||
о т п у с к в печи |
в течение |
1 ч. |
|
|
|
тиц при |
печном отпуске |
ста |
|||||||||
троотпуске |
карбиды |
не |
успевают |
ли Нс |
уменьшается. При элек |
||||||||||||
(см. результаты |
электронноми- |
||||||||||||||||
кроскопических исследований) |
вырасти до критических |
размеров, |
поэтому на кривой Нс максимум не проявляется, рост ее на
мечается лишь при температурах электроотпуска выше 600° С (на |
|||
кривых для стали 38ХА нет и этого роста, |
|
||
см. рис. 110). Отметим, что закономерность, |
4? |
||
обнаруженная |
в изменении коэрцитивной |
||
|
|||
силы электроотпущенной хромистой стали, |
|
||
хорошо согласуется с аналогичными данны |
|
||
ми для стали |
У12, полученными в работе |
|
[291] |
(рис. 111). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Эти предположения могут быть примене |
|
Z00 |
400 |
|
|
600 |
tX |
||||||
ны и к сложнолегированным сталям. Иссле |
|
|
|
||||||||||
Рис. 111. Изменение коэр |
|||||||||||||
дование |
зависимости изменения твердости |
||||||||||||
и коэрцитивной силы ванадиево-марганцови- |
цитивной силы при |
элек |
|||||||||||
троотпуске и отпуске в пе |
|||||||||||||
стой стали от температуры отпуска |
выпол |
чи стали У12: |
|
|
|||||||||
нено в работе [160]. При повышении темпе |
0 |
— о т п у с к |
в печи в течение |
||||||||||
ратуры |
отмечается заметный рост |
Нс, |
при |
1 |
ч, Д , |
# , |
X |
|
электроот |
||||
п у с к |
соответственно при и н = |
||||||||||||
450° |
С |
она достигает максимума, |
а |
затем |
|
|
|
— |
|
|
|||
= |
150;£1500 и |
10 |
000 |
град/сек. |
|||||||||
величина ее резко снижается до |
области |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
субкритических температур. Твердость снижается |
при |
повышении |
температур до 400° С, после чего возрастает и достигает максимума при 600° С. Аналогичные результаты получены в работе [293], при помощи рентгеновских и электронномикроскопических методов исследова ния. Эффект вторичного изменения твердости объясняется в этой работе образованием специального карбида. Именно этим эффектом отличается приведенная на рис. 112 температурная зависимость твердости и коэрцитивной силы от аналогичной зависимости в ста-
i7Q лях более простого состава [159]. При дальнейшем повышении тем-
пературы твердость резко снижается вследствие укрупнения цементитных частиц.
Изменение коэрцитивной силы и твердости при электроотпуске носит иной характер: минимум Нс смещен в область более высо ких температур, а положение максимума становится неопределен ным, так как он перекрывается интервалом фазового превраще ния. Минимум твердости смещен в область температур 600° С, а вторичное изменение твердости не проявляется при нагреве вплоть
до температур а |
->• у |
перекристаллизации. |
Эти |
|
экспериментальные |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ну |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Ч |
|
|
|
^(печной |
на- |
700 |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
\ |
|
|
|
|
|
греО) |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
%• |
|
|
|
«\ |
|
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
У |
> |
600 |
|
|
|
\ |
|
|
/1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
\ / - \ |
|
V |
|
|||||||
|
550 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
\ |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
500 |
|
|
|
I |
\ |
|
> i |
|
|
|||
|
40 |
^ - |
|
1 |
Ч |
|
600 |
|
|
|
|
|
|
Г \ |
|
|||||
|
|
|
J Vк |
|
550 |
|
|
|
к |
|
|
rJ \ |
|
|||||||
|
32 |
X |
\; |
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
Ik |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
/ |
1 |
к |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
600 |
|
|
|
г |
|
|
|
V |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
550\ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
/\ |
|
нагреб) |
|
|
|
|
300 400 500/600 t°C |
||||||
|
|
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 t°C |
|
|
100 200 |
|||||||||||
Рис. |
112. |
Зависимость |
свойств вана- |
Рис. |
113. |
Зависимость |
твердости |
|||||||||||||
диево-марганцовистой стали от темпе |
электроотпущенной стали от |
тем |
||||||||||||||||||
ратуры отпуска: |
|
|
|
|
|
пературы |
повторного |
печного |
от |
|||||||||||
1,2 |
— соответственно |
коэрцитивная сила и |
пуска: |
|
|
|
|
|
температуре/ / |
|
||||||||||
твердость при отпуске |
в печи, |
3,4 |
— то ж е |
э л е к т р о о т п у с к |
|
при |
— |
|||||||||||||
п р и [ э л е к т р о о т п у с к е , |
~vH |
= |
1700 |
град/сек; |
460, |
2 |
— 560, |
|
3 — |
670° С, |
4 — |
исход |
||||||||
ф |
— |
отпуск |
в |
печи, |
О —] |
электроотпуск . |
ное |
состояние . |
|
|
|
|
|
|
|
результаты служат еще одним подтверждением предполагаемой схе мы карбидных превращений при скоростном отпуске легированных сталей, согласно которой при распаде мартенсита сначала обра зуются углеродистые карбиды, а затем уже специальные карбиды.
Представляет интерес также выяснение степени стабильности структур, получаемых в процессе скоростного электроотпуска. Для проверки устойчивости структуры в работе [160] электроотпущенную сталь повторно нагревали в печи с выдержкой в течение 1 ч
при разных температурах. После электроотпуска |
при |
460° С |
|
(рис. 113) твердость стали снизилась до 600 Ну. При |
последующем |
||
печном отпуске до 200° С она почти не изменялась, затем |
возраста |
||
ла, достигая максимума при 250° С, и |
снижалась |
до |
минимума |
в интервале 400—450° С. С дальнейшим |
повышением температуры |
отпуска твердость снова увеличивалась, достигая второго максиму ма в области температур 600° С. После электроотпуска при 560° С
характер кривой изменялся мало. Однако интенсивность снижения твердости уменьшалась в интервале 250—500° С. После электро отпуска при 670° С, несмотря на наличие максимума в области 250° С, наблюдалось сравнительно небольшое изменение твердости при нагреве до 500° С. Это свидетельствует о том, что процессы карбидообразования в указанном интервале температур в основном завершились и, следовательно, стабильность полученных структур повысилась.
Механические свойства стали в определенной степени |
зависят |
||||||||||||
от |
морфологии |
и |
дисперсности |
карбидной |
фазы [294]. |
Основная |
|||||||
|
|
|
|
|
информация о влиянии скорости и темпера |
||||||||
|
|
|
|
|
туры нагрева при отпуске на |
дисперсность |
|||||||
|
|
|
|
|
карбидной |
фазы |
была |
получена |
методом |
||||
|
|
|
|
|
электронной микроскопии на репликах (ис |
||||||||
|
|
|
|
|
следуются |
сами |
карбиды, извлеченные из |
||||||
|
|
|
|
|
матрицы |
и закрепленные на титановой или |
|||||||
|
|
|
|
|
угольной |
реплике). Следует |
заметить, что |
||||||
|
|
|
|
|
такая методика |
имеет |
ряд |
особенностей, |
|||||
|
|
|
|
|
затрудняющих исследование. На приготов |
||||||||
|
|
|
|
|
ленных пленках карбиды часто образуют |
||||||||
|
|
|
|
|
большие скопления, вследствие чего трудно |
||||||||
Рис. |
114. Изменение |
раз |
оценить размеры и форму отдельных |
карбид |
|||||||||
ных частиц. Нельзя |
исключить |
также воз |
|||||||||||
меров карбидной фазы при |
можное |
изменение |
формы карбидов при их |
||||||||||
отпуске и электроотпуске |
|||||||||||||
стали У12: |
|
|
|
извлечении |
из матрицы, коробление пленки |
||||||||
/ — отпуск в |
печи в |
|
тече |
и т. п. Тем не |
менее |
полученные |
данные |
||||||
ние |
1 ч, 2 — |
э л е к т р о о т п у с к , |
о величине карбидных частиц позволяют |
||||||||||
ч н = |
4000 ч- 10 000 |
град/сек. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
сделать определенные выводы о влиянии ско |
||||||||
рости нагрева при отпуске на дисперсность |
образующейся |
карбид |
|||||||||||
ной фазы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Статистически обработанные данные о величинах карбидных час тиц при различных температурах печного и скоростного отпуска сталей 38ХА и ШХ6 приведены в работе [288]. Для сравнения на рис. 114 показано изменение размеров карбидов в стали У12 [291 ]. Анализ показывает, что легирование хромом в пределах 0,6—1,0% существенно замедляет процессы коагуляции карбидов, в резуль тате чего при отпуске в течение 1 ч в интервале температур 300— 600° С средний размер карбидов увеличивается не более чем в 2 ра за. В углеродистых сталях в подобных условиях карбиды укрупня ются в 5—7 раз. Можно считать, что данные о стали ШХ6 [2881 качественно согласуются с результатами работы [239] (рис. 115), если учесть, что заниженные значения величины карбидов, полу ченные рентгеновским методом, могут быть обусловлены блочной структурой карбидов, так как на измерение при рентгеновском ме тоде влияет размер области когерентного рассеивания лучей. В ра боте [288] также показано, что при электроотпуске легированной ста ли дополнительно задерживается коагуляция карбидной фазы, хо-
172 тя и в значительно меньшей степени, чем при электроотпуске угле-
родистой стали. Это, по-видимому, объясняется тем, что при ско ростном отпуске образуются карбиды минимальных размеров и если карбиды таких размеров будут образовываться вследствие ле гирования, то тенденция их к дальнейшему росту при повышении температуры будет меньше, чем у углеродистых сталей, а это озна чает, что нет необходимости в повышении скорости нагрева для по давления процесса коагуляции. К тому же увеличение скорости нагрева при отпуске приводит к появлению более мелких карбид ных выделений по сравнению с печным нагревом. Таким образом, приведенные результаты позволяют сделать вывод о том, что элект
роотпуск |
влияет на дисперсность кар |
6 |
|
|
|
11 |
|||||||
бидной фазы подобно некоторым леги |
|
|
|
||||||||||
CM |
|
|
|
||||||||||
рующим элементам. Этот вывод под |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
тверждается |
|
результатами |
|
прямого |
|
|
|
|
|
||||
электронномикроскопического |
иссле |
|
|
С6 |
t |
||||||||
дования формы карбидной фазы при |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
7If |
|||||||||
скоростном |
отпуске. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Выше отмечалось, что рентгено- |
|
|
|
|
|
||||||||
структурный |
и |
магнитометрический |
|
|
|
Со |
|||||||
анализы не дают достаточной инфор |
|
|
|
|
|
||||||||
мации об образовании карбидов на |
|
|
|
|
|
||||||||
различных |
стадиях |
электроотпуска. |
|
|
|
|
|
||||||
Возможности |
электронномикроскопи |
|
|
W |
г |
||||||||
ческого |
исследования на |
репликах |
|
|
|
||||||||
матрицы |
и карбидной фазы |
[288, 291 ] |
|
1> - - ° — |
|
|
|||||||
также ограничены, поскольку |
этот ме |
т |
|
|
|||||||||
тод не позволяет |
наблюдать |
тонкую |
|
|
|
|
|
||||||
структуру. Поэтому только благодаря |
200 soo |
400 500 |
600 t;c |
||||||||||
применению методов |
трансмиссионной |
||||||||||||
Рис. |
115. |
Изменение |
|
размера |
|||||||||
электронной |
|
микроскопии для |
иссле |
|
|||||||||
|
карбидов при отпуске углеродис |
||||||||||||
дования тонкой структуры электро- |
|||||||||||||
той и легированной сталей [239]. |
|||||||||||||
отпущенной |
|
стали |
|
удалось |
получить |
|
|
|
|
|
|||
наиболее полные данные о характере нарушения строения |
кристал |
лической решетки матрицы, о форме, размерах и распределении вы деляющихся при электроотпуске фаз, о кристаллической структуре карбидов электроотпущенной стали.
Увеличение скорости нагрева при отпуске приводит к смеще нию температурных интервалов эффектов отпуска в область по вышенных температур. В связи с этим изменяется кинетика всех стадий отпуска и формируются определенные, присущие только электроотпущенной стали структурные состояния. Структура электроотпущенной углеродистой стали изучалась в работах [287, 290]. Закаленные образцы из стали, содержащей 0,9% угле рода, вначале подвергались отпуску на установке для комплекс ного исследования металлов и сплавов [136] со скоростью нагрева 500 град/сек, а затем исследовались электронномикроскопическим методом (рис. 116). Напомним, что кристаллы мартенсита в такой стали содержат внутренние двойники. Однако в значительном