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

Нельзя не напомнить (см. гл. I I I ) о (Неоднократно наблюдавшемся прекращении роста белых полей в слу­ чае резкого повышения температуры или переходе в надкритическую область [31], что плохо вяжется с «рекристаллизационным» объяснением. Можно, впрочем, предположить, что в процессе выдержки в критическом интервале происходит аннигиляция и перераспределе­ ние структурных дефектов, снижающие стимул к разви­ тию рекристаллизации при последующем повышении температуры выше Асз.

Таким образом нарушение структурной наследствен­ ности, наблюдающееся при ускорении нагрева, может быть мак непосредственным результатом неупорядочен­ ности превращения а — у , так и результатом рекристал­ лизации аустенита в критическом интервале. Посколь­ ку эта рекристаллизация происходит в условиях еще не­ завершенного перехода в аустенитное состояние, т. е. в

высокоугловых границах феррита с карбидами, причем этому способствует повышенная плотность дислокаций, вызванная напряжениями, возникающими из-за разно­

тельно перегретой и закаленной стали полностью сохра­ няется и для практически безуглеродистого легирован­ ного железа, для которого трудно предполагать столь определяющее действие напряжений,' возникающих око­

ло карбидных частиц (см. рис. 77).

* * *

Картина структурных превращений при быстром на­ греве закаленной стали может быть (по аналогии с

143

•превращениями аустенита при охлаждении) описана на основании двух механизмов: упорядоченного, бездиффу­ зионного образования аустенита, и неупорядоченного диффузионного «нормального» превращения. В случае •преобладания первого механизма фазовая перекристал­ лизация осуществляется в две стадии: сначала про­ исходит фазовое превращение, затем рекристаллизация образовавшегося аустенита.

Процесс образования аустенита может осуществ­ ляться упорядоченным путем и при медленном нагреве многих сталей. В этом случае переход в аустенитное со­ стояние также не сопровождается фазовой перекри­ сталлизацией; изменение кристаллнтной структуры на­ ступает при дальнейшем повышении температуры опятьтаки в .результате рекристаллизации аустенита.

Нарушение упорядоченности процесса образования и роста аустенита при ускорении нагрева в критическом интервале связано с возникновением и миграцией высо- •коугловых границ, способствующих скорейшему дости­ жению равновесного состояния (аустенита) подобно то­ му, как при гетерогенном распаде пересыщенных твер­ дых растворов в стареющих сплавах граничная диффу­ зия способствует более глубокому распаду.

Не исключено, что в ряде случаев нарушение упоря­

и состояния имеющихся в стали малых примесей.

Г л а в а V I I

СТРУКТУРНАЯ

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ПРИ НАГРЕВЕ СТАЛИ С ИСХОДНОЙ

ПЕРЛИТНОЙ СТРУКТУРОЙ

В предшествующих главах многократно подчерки­ валось, что структурная наследственность связана с особенностями процесса образования аустенита при на-

144

практике использования легированных сталей этот слу­ чай встречается достаточно часто: легированное литье, поковки или прокат, 'подкаливающиеся при охлажде­ нии на воздухе, сварные швы и т. п. Гораздо чаще, од­ нако, в практике имеют дело с нагревом феррито-пер- литных структур и тогда в общем оправдывается изве­ стное каждому термисту правило, что нагрев выше Лс3 (все равно быстрый или медленный) приводит к полу­ чению мелкозернистого аустенита (см. рис. 1) и в струк­ туре и изломе стали после отжига, нормализации или закалки исходная крупнозернистая структура, практи­ чески никак не проявляется. Этому способствует также то, что (см. гл. I ) , в результате образования перлитной структуры уже в процессе охлаждения от температуры перегрева зерна аустенита разбиваются на перлитные колонии, каждую из которых можно рассматривать как

зерна имеется кристаллографически упорядоченная си­ стема сх-кристаллов, которую можно рассматривать как единое зерно (псевдомонокристалл) стали. Однако как показывает опыт, и при нагреве перлитных структур в некоторых, по-видимому, сравнительно редких случаях могут встречаться осложнения в отношении исправле­ ния последствий перегрева или вообще, исходной крупнозернистости. Одним из примеров является сталь Гад-

должно получаться мелкое зерно аустенита и таким об­ разом может быть осуществлено, по крайней мере ча* стачное, исправление исходной крупнозернистой струк­ туры. Между тем оказывается, что этот вполне естест­ венный результат достигается лишь при относительно

мальный процесс фазовой перекристаллизации, степень развития которого определяется соотношением скоро­ стей кристаллизации на подкладке и самостоятельного

нита при нагреве обычной легированной конструкцион­ ной стали после частичного превращения аустенита в перлит. Даже при относительно быстром нагреве от температуры частичного распада можно наблюдать, как граница перлитного модуля перемещается к его центру, в результате чего перлитный участок поглощается аустенитом и только в середине нодуля возникает несколь­ ко самостоятельных ауетенитиых зерен, включенных в (частично) восстановленное исходное зерно (рис. 88).

Возможно, что формирование аустенитной структуры на периферии перлитного нодуля ускоряется некоге­ рентной межфазной границей, вдоль которой обеспечи­ вается более быстрое протекание необходимой для роста

сток бейнита прилегает к границе зерна, то при нагреве превращение его в аустенит сопровождается перемеще­

вые некогерентные границы играют роль каналов, уско­ ряющих необходимую для роста новой фазы диффузию, причем в аустенито-перлитной структуре такими кана­ лами являются границы перлитных модулей, а в аусте­ нито-бейнитной структуре — границы самих аустенит­ иых зерен.

Указанные наблюдения позволяют объяснить эффект восстановления зерна в стали Г13Л медленным нагре­ вом после частичного перлитного распада, влиянием имеющегося .в этом случае в избытке остаточного ау­ стенита.

Другим примером осложнений процесса фазовой пе­ рекристаллизации при нагреве являются закономерно­ сти, наблюдающиеся в стали с 1,2% С и 4% Мп [ПО]. Эта сталь после закалки от высокой температуры име­ ет структуру крупнозернистого аустенита. Сравнитель-

151

шевому влиянию остаточного аустенита, все же остаю­ щегося в некотором количестве после принятых режи­ мов распада при 550°С и дополнительно разлагающе­ гося при медленном нагреве или «отпуске» на 600— 650°С, то остается признать, что низкотемпературный перлит ориентационно связан с аустенитом и что при 600—650°С эта ориентациоиная связь нарушается про­ цессом рекристаллизации а-фазы[111].

Принципиальное значение этих наблюдений заклю­ чается в том, что в них, по-видимому, впервые конста­ тировалась возможность восстановления исходного зер­ на, т. е. отсутствия фазовой перекристаллизации при нагреве перлита, а также возможность изменения полу­ ченной крупнозернистой структуры с дальнейшим повы­ шением температуры, которое предположительно 'мож­

заслуживают дальнейшего изучения, хотя только что описанные осложнения не часто могут встречаться при термической обработке обычных сталей. В этой связи следует, однако, отметить, что структурная наследст­ венность может наблюдаться в некоторых случаях и при нагреве чисто феррито-перлитных структур, причем в обычных нелегированных сталях.

На рис. 93,а представлена микроструктура стали 50 после сильного (1340°С) перегрева, закалки и нового медленного нагрева на 900°С с охлаждением на возду­ хе. Полученная ярко выраженная видманштеттова структура характеризуется весьма совершенным едино­ образием ориентации ферритных кристаллов в пределах каждого зерна исходной структуры. Медленный (вто­ рой) нагрев такой структуры на 900°С приводит к вос­ произведению крупного зерна (рис. 93,6). Таким обра­ зом, эффект восстановления зерна при медленном на­ греве наблюдается здесь не только для исходной мартенситной, но и для кристаллографически упорядоченной феррито-перлитной структуры. Кроме того, и в этом случае наблюдается обычная закономерность в отноше­

Когда, при изучении фазовой перекристаллизации в легированных сталях была обнаружена возможность,

156