Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf

более правильную форму и расположены по слоевым линиям (рис. 120, б). Очевидно, с повышением температуры отпуска дефект­ ность цементита уменьшается. При исследовании методом темно­ го поля обнаружено «точечное» строение цементита. Это свидетель­ ствует о том, что они являются несовершенными монокристаллами и имеют, по-видимому, блочную структуру. Величина областей когерентного рассеяния в цементите составляет примерно 200 А. После электроотпуска при 460—470° С установить наличие е-кар- бидов не удалось. Следует также отметить, что ферритная матрица имеет большую плотность дислокаций, по сравнению со структурой после отпуска в течение 1 ч при той же температуре.

Структура, получающаяся в процессе электроотпуска при тем­ пературе, превышающей температуру I I I превращения, представ­ ляет собой пластинчатые или игольчатые выделения карбидной фа­ зы, ориентированные одинаково в пределах одного зерна. В отдель­ ных местах направленное расположение мелких пластинок как бы имитирует образование карбидной пластинки, если допустить, что на определенной стадии происходит слияние отдельных игл. При небольшой их плотности наблюдается «штриховая» картина ориенти­ рованных выделений карбидной фазы. При завершившемся процессе распада пластинчатая структура карбида оформляется весьма чет­ ко. Тем не менее толщина пластинок во многих случаях невелика и часто они оказываются прозрачными для электронного пучка. Толщина пластин после завершения I I I превращения тем меньше, чем выше скорость нагрева при отпуске. Оформление карбидных пластин после I I I превращения сопровождается уменьшением плот­ ности дислокаций в феррите: дислокационные сетки становятся более резкими и хорошо видны в отдельных зонах. Структура стали после электроотпуска до температуры 640°С близка к структуре после отпуска при 550° С, однако при более высокой температуре отпуска заметно увеличивается контрастность карбидных пластин вследствие их утолщения. При дальнейшем повышении температу­ ры электроотпуска структура постепенно изменяется: пластинки цементита заметно укрупняются, а в области субкритических тем­ ператур (рис. 121) развиваются процессы коагуляции карбидов. Размеры областей когерентного рассеяния цементита, хотя и незна­ чительно, увеличиваются. Плотность дислокаций в ферритной мат­ рице заметно уменьшается. Разупрочнение матрицы происходит как в результате рекристаллизации, так и в результате полигонизации.

Таким образом, механизм карбидообразования при электроот­ пуске, как и при печном отпуске, существенно зависит от кристаллоструктурного состояния мартенсита. Если пластины мартенсита имеют внутренние двойники, выделение карбидов при электроотпус­ ке происходит по плоскостям двойникования [112] мартенсита. Возможность образования карбидов цементитного типа при низ­ котемпературном отпуске теоретически обоснована Ю. А. Багаряцким [295]. Для образования решетки цементита на границах

12 3-2110

цементитного типа, а в малоуглеродистых — промежуточного е-карбида.

Применение электронагрева с одновременной регистрацией тем­ пературы и дилатометрической кривой дает возможность устано­ вить достаточно точную связь между структурными изменениями и сопровождающими их объемными эффектами. При нагреве со ско­ ростью 500 град/сек первые выделения карбидов обнаруживаются в области температур 180—190°С, т. е. в начале I превращения. При печном отпуске первые выделения карбидов с решеткой низкотем­ пературного цементита наблюдаются в двойникованном мартенсите после отпуска в течение 1 ч при 150°С. В недвойникованных участ­ ках под микроскопом также видны е-карбиды, однако дифракцион­ ная картина настолько слаба, что не поддается расшифровке. При скоростном нагреве в области температур I I I превращения (390— 480°С) е-карбид превращается в цементит с дефектной кристалли­ ческой решеткой. Процесс протекает достаточно интенсивно, и уже в конце I I I эффекта е-карбид полностью исчезает. При повышении температуры электроотпуска дефектная решетка цементита посте­ пенно изменяется, приближаясь к нормальной решетке орторомбического цементита.

Механизм карбидного превращения при электроотпуске угле­ родистой стали детально рассмотрен в работе [2981. Согласно этой

сопровождается резким уменьшением объема и незначительными концентрационными изменениями. Второй этап — постепенное диф­ фузионное изменение концентрации углерода в карбиде. Электронномикроскопические исследования позволяют существенно уточ­ нить предложенную схему. Прежде всего предположение [289] о возможном существовании лг-карбида (Fe23Ce) с точкой Кюри 270°С не подтверждается. Свойства дефектной решетки цементита, обра­ зующегося в процессе I I I превращения, зависят от степени упоря­ дочения и химического состава структуры. При изменении дефект­ ности (степени упорядочения и состава) можно ожидать изменения положения точки Кюри. Действительно, при исследовании магнит­ ных свойств карбидов в условиях скоростного нагрева установлено, что положение точки Кюри дефектного цементита размывается на широкий интервал температур (230—340°С). Кроме того, зависи­ мость положения точки Кюри от степени упорядочения крис­ таллической решетки установлена также в других сплавах [299, 300].

Таким образом, схема процесса распада мартенсита при электро­ отпуске высокоуглеродистых сталей может быть представлена в следующем виде.

1. Возникновение пластинчатых образований в дефектных мес­ тах кристаллической решетки. В кристаллах, имеющих внутренние

двойники,— по плоскостям двойникования {112}, а в кристаллах, 1 7 »

12*