Файл: Садовский, В. Д. Структурная наследственность в стали.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 51
Скачиваний: 3
каленной стали связана с подавлением процессов отпус ка еще при докритических температурах; для предвари тельно отпущенной стали решающее значение имеет скорость нагрева в интервале превращения.
Аустеннт, образующийся по упорядоченному меха низму, оказывается структурно нестабильным и с повы
шением температуры или увеличением выдержки, |
|
пре |
||
терпевает самопроизвольную |
рекристаллизацию. |
Фазо |
||
вая перекристаллизация в этом случае протекает |
в |
две |
||
стадии: собственно фазовое |
а — ^-превращение |
и |
ре |
|
кристаллизация высокотемпературной 7-фазы. |
|
|
|
|
Сравнительно давно уже сложилось мнение о двух |
||||
возможных типах фазовых |
превращений: |
сдвиговом, |
кристаллографически упорядоченном и «нормальном» — неупорядоченном, каждому из которых свойственны оп
ределенные особенности [81, 82]. Иногда |
их |
называют, |
||||
соответственно, |
бездиффузионным и |
диффузионным, |
||||
превращениями, |
хотя применительно, например, тс а |
у- |
||||
превращению в |
чистом железе различие |
|
заключается |
|||
не в отсутствии |
или существовании диффузии, а |
в |
ха |
|||
рактере атомных перемещений при образовании |
крис |
|||||
талла новой фазы. В первом случае новая |
кристалли |
|||||
ческая решетка |
возникает |
в результате |
упорядоченной |
|||
кооперативной |
перестройки |
больших |
групп |
атомов, |
||
причем атомы, |
являющиеся |
соседями в старой |
решет |
ке, остаются соседями и в новой; взаимные их смеще ния не превышают межатомных расстояний. Во втором случае кристалл новой фазы растет за счет неупорядо ченных индивидуальных перемещений атом за атомом,
подобно тому, как растет рекристаллизованное |
зерно |
|||||
в деформированном металле [81]. Реализация |
того |
или |
||||
иного механизма превращения |
зависит |
от |
положения |
|||
температуры |
фазового превращения |
по |
отношению к |
|||
температуре |
рекристаллизации |
(что |
связано |
со скорос |
||
тью охлаждения или нагрева), |
конкретных |
особенно |
стей перестройки решетки, степени дефектности «сход ной фазы и т. д. На примере железоникелевых и неко торых медных сплавов было показано [49, 50, 83], что сдвиговый, мартенентный механизм существует, и в слу чае превращений при нагреве, результатом чего являет ся полная кристаллографическая обратимость превра щений [84, 85].
Последнее означает, что, например, в железонике-
120
левом сплаве после прямого (при |
охлаждении) и об |
||||
ратного |
(при нагреве) |
мартенситных у |
-» а -> у-л-рев- |
||
ращений |
восстанавливается |
исходный |
монокристалл |
||
у-фазы. |
При этом важно |
|
отметить, |
что |
в железных |
сплавах восстановленная 7-фаза приобретает повышен ную концентрацию структурных несовершенств, доста
точную для того, чтобы сделать ее |
способной |
к само |
произвольной рекристаллизации [49, 86L |
|
|
С точки зрения сложившихся к настоящему времени |
||
представлений о двух возможных |
механизмах |
развития |
превращения при нагреве стали, о внутреннем наклепе и связанной с ним рекристаллизации, описанная в пред шествующих главах картина структурных превращений при быстром нагреве предварительно закаленной и неотпущенной стали представляется вполне естественной и понятной. Наблюдающееся восстановление исходного
зерна аустенита |
есть следствие |
|
кристаллографической |
||||||
обратимости а -* 7-превращения, |
а |
сохраняющаяся |
при |
||||||
таком |
превращении повышенная |
концентрация |
струк |
||||||
турных |
дефектов (внутренний |
наклеп) |
обусловливает |
||||||
возможность самопроизвольной |
рекристаллизации |
«вос |
|||||||
становленного» |
аустенита. Фазовая |
перекристаллизация |
|||||||
осуществляется в две стадии. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Не |
возникает |
особых затруднений |
и |
в понимании |
|||||
«нормального», |
неупорядоченного |
процесса |
формирова |
||||||
ния аустенитной |
структуры. Неупорядоченному |
зарож |
дению новой фазы, кроме достаточно высокой темпера туры превращения, обеспечивающей возможность диф фузии и самодиффузии, способствуют разного рода струк турные несовершенства, готовые границы и т. п. Не раз отмечалось уже, что возникшие по-новому ориентирован
ные |
мелкие зерна |
аустенита в первую очередь |
развива |
|
ются на границах зерен исходной |
структуры, |
по сле |
||
дам |
скольжения, |
около включений |
и т. п. При |
умень |
шении скорости нагрева, или в случае предварительно
го отпуска, |
когда еще при субкритических температурах |
||
с большей |
полнотой развиваются |
процессы |
распада |
мартенсита, |
при нагреве в аустенитной ооласти |
реали |
зуется «нормальный» рост высокотемпературной фазы, приводящий к фазовой перекристаллизации.
Легирование стали элементами, задерживающими распад мартенсита (и, возможно, остаточного аустени та) при отпуске способствует реализации упорядочен-
121
ного превращения с сопутствующим ему восстановлени ем зерна и последующей рекристаллизацией аустенита.
Предварительная пластическая деформация наруша ет возможность кристаллографически упорядоченного превращения и преобладающим становится «нормаль ный» неупорядоченный механизм образования аустенита. В этом отношении действие пластической деформации аналогично действию отпуска, хотя механизмы, которы ми осуществляется запрещение дальнейшего развития упорядоченного превращения на стадии роста аустени та, вероятно, различны. Приведенная схема несвободна от неясностей, на которых следует остановиться. Пока
окончательно не выяснена |
роль остаточного аустенита |
||
в восстановлении зерна при быстром нагреве. |
|||
Гревен |
и Вассерман |
полагают, что |
восстановление |
зерна не |
может являться |
результатом |
обратного мар- |
тенситного превращения, так как в этом |
случае из |
каж |
|
дого а-кристалла должно возникать (в |
никелевом |
же |
|
лезе) 12 ориентации у-кристаллов, |
аналогично |
тому |
как мартенситное превращение при охлаждении дает в каждом аустенитном кристалле 12 ориентации мартен сита. Фактически наблюдающееся восстановление аустенитного монокристалла после прямого (у - а) и об ратного (а - у) превращений Гревен и Вассерман приписывают действию остаточной у-фазы, рассматри вая наблюдающуюся кристаллографическую обрати мость как следствие кристаллизации на подкладке [201.
Применительно |
к явлениям структурной |
наследствен |
|
ности стали этот |
вопрос важен в следующем |
отноше |
|
нии. Если возможность восстановления |
зерна |
зависит |
|
от остаточного аустенита, то по-новому |
будет |
толко |
|
ваться роль скорости нагрева в докритическом |
интер |
вале, а склонность к структурной наследственности, за
висящая от |
устойчивости |
остаточного |
аустенита, долж |
|
на меняться |
от |
степени |
и характера |
легированное™ |
приблизительно |
так, как |
прокаливаемость стали. |
Не совсем ясен механизм формирования структуры в процессе неупорядоченного превращения .при нагреве. В литературе указывается [87], см. также [88, 89], что при фазовых превращениях в твердом состоянии новая фаза всегда зарождается с помощью сдвигового меха низма и получающиеся, тем не менее, в определенных случаях неупорядоченные кристаллы с их высокоугло-
122
Превращаться |
по |
обоим |
механизмам |
(сдвиговому и |
нормальному) |
и |
именно |
в железных |
сплавах наблю |
дается рекристаллизация от фазового наклепа, связан
ная |
со сдвиговым характером |
превращения. Можно |
|||
напомнить, что |
нормальное |
превращение, |
по-видимому, |
||
не |
реализуется, |
например в |
титане, для |
которого до |
сих пор не удалось обнаружить и рекристаллизацию от
фазового наклепа ввиду |
его малости [65]. Это приводит |
|
к тому, что этот типично |
полиморфный металл оказы |
|
вается |
неспособным к |
фазовой перекристаллизации. |
Нужно, |
впрочем, заметить, что сведение «нормальных», |
неупорядоченных превращений к сдвиговым, упорядо ченность которых нарушается рекристаллизацией, носит до некоторой степени формальный характер; дело в том, что предполагаемое слияние двух явлений: упоря доченной перестройки решетки и налагающейся .рекрис таллизации может быть сколь угодно тесным, вплоть до
полной неразличимости двух стадий и тогда, |
экспери |
||||||||||
ментально, |
этот сложный |
процесс |
должен |
восприни |
|||||||
маться как |
превращение |
особого |
типа, |
|
в отличие |
от |
|||||
сдвигового, |
для которого |
этап |
рекристаллизации |
мо |
|||||||
жет наблюдаться |
отдельно. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Кроме |
указанного, неясность |
касается |
возможности |
||||||||
первичной |
|
рекристаллизации |
аустенита, |
получающегося |
|||||||
неупорядоченным |
механизмом |
о чем |
уже |
упоминалось |
|||||||
(в гл. V) |
в связи |
с наследственностью, |
проявляющейся |
||||||||
в изломе |
стали. В |
монографии [39] этот вопрос решал |
|||||||||
ся положительно |
по аналогии |
с |
явлениями |
при очень |
быстром нагреве неотпущенной стали. Но, как уже от мечалось выше, в то время недостаточно еще выяснен ным оставалось различие быстрого нагрева неотпущен ной стали, когда имеет место восстановление исходного зерна и действительно возможна его последующая ре кристаллизация, и нагрева предварительно отпущенной стали, когда аустенит образуется неупорядоченным «ре-
кристаллизационным» диффузионным |
механизмом, |
при |
||
чем образуется новое мелкое зерно, |
т. е. |
происходит |
||
фазовая |
перекристаллизация. Возможность |
рекристал |
||
лизации |
такого аустенита представляется, |
как уже |
от |
мечалось, мало вероятной, но нельзя считать ее полно
стью исключенной, |
поскольку, |
например, |
рекристаллиза |
|
ция все же |
имеет |
место для |
аустенита, |
образующегося |
в условиях |
медленного нагрева, когда превращение осу- |
124