Файл: Садовский, В. Д. Структурная наследственность в стали.pdf

лаждении) н обратного (при нагреве) ѵ~> а '"Т-пр.евращё- шія аустенит оказывается упрочненным; это упрочнение снимается рекристаллизацией. Возможность упрочнения аустенита внутренним или фазовым наклепом пред­ ставляет определенный практический интерес и подроб­ но рассмотрена в ряде работ К- А. Малышева, Я. М. Головчинера и др. (см., например, [53—57]). Здесь же нас в первую очередь интересует бросающаяся в глаза аналогия картины изменений структуры при быстром нагреве закаленной стали (обычной для конструкцион­ ных сталей степени легированности) и железоникелевого сплава, в котором образование аустенита осуще­ ствляется кристаллографически упорядоченным мартенситным механизмом (см., например, [58]). Этонозволяет предположить, что при достаточно быстром нагреве предварительно закаленных обычных сталей образова­ ние аустенита также может осуществляться кристалло­ графически упорядоченным механизмом, также возни­ кает состояние внутреннего или фазового наклепа и так­ же возможна обусловленная этим наклепом рекристал­ лизация аустенита.

В рассматриваемых случаях — в никелевом железе и обычной стали— фазовая перекристаллизация при нагреве (в смысле измельчения исходной крупнокри­ сталлической структуры) осуществляется в две стадии: сначала происходит фазовое превращение, но благода­ ря кристаллографически упорядоченному механизму это не приводит к изменению величины кристаллитов, из­ мельчение последних наступает на второй стадии — ре­ кристаллизации аустенита. Применительно к никелево­ му железу двустадийное течение фазовой перекристал­ лизации было установлено еще Г. Вассерманом [49]. Относительно новым результатом, вытекающим из опи­ санных выше опытов с быстрым нагревом стальных клиновидных образцов, является вывод о возможности перенесения двустадийной схемы на процесс фазовой перекристаллизации при нагреве обычных сталей. От­ меченное выше падение твердости на переходе к зоне рекристаллизации (см. рис. 55) довольно часто можно наблюдать и на стальных клиновидных образцах (см. рис. 51), хотя здесь оно составляет всего одну-две еди­ ницы по Роквеллу. Это можно понять, поскольку на ни­ келевом железе измеряется твердость аустенита, тогда

93

бо проявляется то небольшое различие, которое, по-ви­ димому, имеется для мартенситов, полученных из уп­ рочненного фазовым наклепом аустенита или из рекристаллизованного аустенита.

Сейчас хорошо известно, что прочность конструкци­ онной стали может быть повышена путем термомехани­ ческой обработки, заключающейся в том, что сталь подвергается пластической деформации в аустенитном состоянии и образующийся при охлаждении мартенсит оказывается упрочненным, причем тем больше, чем вы­ ше степень деформации аустенита (см., например, [59]). Таким образом, упрочнение (наклеп) аустенита переда­ ется, в той или иной мере, образующемуся из него мар­

упрочненного фазовым или внутренним наклепом. Про­ веденные недавно исследования в общем подтверждают такое предположение ([60, 61], см. также гл. X) .

Более просто, надежно и убедительно самопроиз­ вольная рекристаллизация аустенита может быть про­ демонстрирована на таких сталях, для которых благо­ даря их повышенной легированности, кристаллографи­ чески упорядоченный механизм образования аустенита и связанный с этим эффект восстановления исходного зерна наблюдаются и при не слишком быстром нагреве.

Было обнаружено, что дополнительное легирование обычной конструкционной хромоникелевой стали срав­ нительно небольшим количеством, например молибде­ на, приводит к тому, что в такой стали эффект восста­ новления зерна наблюдается и при сравнительно не бы­ стром нагреве — в соляной или свинцовой ванне. При этом оказалось, что предварительный отпуск на 500— 600°С не исключает возможности восстановления зерна,

тельством, очевидно, и связана возможность восстанов­ ления зерна в таких легированных повышенным коли­ чеством молибдена сталях при не очень быстром на-

94

греве ''2 . Благодаря последнему обстоятельству имеется возможность, восстанавливая зерно нагревом в соля­ ной или свинцовой ванне, наблюдать развитие самопро­ извольной рекристаллизации аустенита во времени в изотермических условиях (рис. 56).

Как и следовало ожидать, рекристаллизация ускоря­ ется при повышении температуры, причем определенное влияние на 'кинетику рекристаллизации оказывает ха­ рактер исходной структуры (мартенсит, бейнит).

Итак, крупнозернистый аустенит, полученный в ре­

ратур, где устойчивым является состояние аустенита, и отсутствуют фазовые превращения, остается заключить,

греве, сопровождающегося, как известно, заметным из­ менением удельного объема.

Естественно, что замена крупного восстановленного зерна новым мелким зерном — в результате рекристал­ лизации аустенита — сопровождается соответствующим изменением вида излома стали: с повышением темпера­ туры повторной закалки крупнокристаллический излом

очень быстром нагреве, и, в частности, при нагреве после предвари­ тельного отпуска..

2 Подчеркивалось, что в быстрорежущей стали большое значение для восстановления ^наследования) исходного зерна имеет субструк­ тура. В молибденсодержащих сталях также всегда имеется разви­ тая и устойчивая субструктура (молибденовый феррлт), которая, видимо, способствует наследованию исходного зерна в связи с тор­ можением рекристаллизации. Прим. ред.

3 По обе стороны которого имеется градиент плотности дисло­ каций— механизм Бейлн — Хптца. Прим. ред.

95

Следует подчеркнуть, что в .последнем случае речь идет о так называемой первичной рекристаллизации. Естественно, что с повышением температуры или при удлинении выдержки имеет место и собирательная ре­ кристаллизация или рост зерна.

Взависимости от целого ряда факторов — химиче­ ского состава оплава, исходной структуры, скорости на­ грева — может изменяться степень несовпадения указан­ ных выше этапов фазовой перекристаллизации.

Вобласти устойчивого однофазного состояния аус­ тенита имеется критическая температура или, точнее, интервал температур, в котором происходит полное об­

новление структуры в результате рекристаллизации аустенита. Фазовое состояние при этом остается, конеч­ но, неизменным; меняется лишь структура, причем не­ обратимо и в направлении, которое обратно обычному: вместо ожидаемого при повышении температуры или увеличении выдержки укрупнения зерна, зерно измель­ чается.

Последнее обстоятельство избавляет от необходимо­ сти придумывать обозначение для этой «новой» крити­

тельно, рафинировка крупнозернистой структуры, кото­ рую Д. К. Чернов связывал с нагревом выше точки Ь,

закалка), в точке рекристаллизации аустенита, не име­ ющей непосредственного отношения к температуре Асз, отождествляемой обычно с точкой Ь. Мы еще раз вер­ немся к дискуссионному вопросу о физическом смысле и значении точки b Чернова в гл. IX.

104