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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 - 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