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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 36

Скачиваний: 3

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

мнению Чернова, необходимо подвергать «не только все артиллерийские орудия, но и вообще все изделия из стали, как, например, вагонные и локомотивные оси, бандажи, машинные валы и т. п.» [1].

Обращаясь к своим слушателям, Чернов, которому тогда не было еще и 30 лет, закончил евой доклад следу­

ющими

пророческими словами:

«вопрос о ковке

стали

при движении его (вперед не сойдет с того пути, на

кото­

рый мы

его сегодня поставили»

[1]*. Это предвидение

молодого исследователя 'блестяще оправдалось. В чисто технологическом плане, и теперь — через 100 с лишнимлет — мало что можно добавить к предложенному Чер­ новым способу обработки стальных поковок, обеспечи­ вающему получение мелкозернистой структуры. Это тем более поразителыно, что за это время теория термичес­ кой обработки получила глубокое и всестороннее разви­ тие на основе изучения внутренних превращений, проис­ ходящих в железе и стали. . .

Сейчас хорошо известно, что установленная Черно­ вым замечательная и чрезвычайно важная для техники возможность исправления крупнозернистой структуры стали основана на происходящих при нагреве фазовых превращениях, — перекристаллизации, приводящей к получению в надкритической области температур аустенитного состояния.

В большом числе исследований освещались законо­ мерности роста зерна аустенита, поскольку давно уже известно, что величина зерна аустѳнита весьма сущест­ венно влияет на некоторые механические свойства (осо­ бенно сопротивление динамическим нагрузкам) стали после горячей пластической обработки, отжига или за­ калки, па прокаливаемость и ряд других характеристик. В этих работах основное внимание уделялось вопросам - кинетики изменения размеров зерна аустенита при повы­ шении температуры или увеличении выдержки в аустенитном состоянии. Относительно.мало исследований ça-, мого процесса формирования зерна аустенита при наг­ реве стали.

* Современного читателя несколько удивляет, почему в этой за­ ключительной фразе своего доклада Чернов говорит о ковке стали,

тогда как предлагаемая им

технология

прежде

всего относится к

области термической обработки.

Здесь

нужно

напомнить, что

100

лет назад не существовало

технологии

термической обработки;

ра­

бота Чертюва и знаменовала

ее

ррждение,

 

 

И


Обычно предполагается, что нагрев стали выше кри­ тических точек приводит в результате взаимодействия феррита и карбидов к образованию аустенита с мелко­ зернистой структурой — почти независимо от исходного состояния стали и условий нагрева. Считается, что в дальнейшем с повышением температуры или длительнос­ ти выдержки при данной температуре 'происходит толь­ ко рост зерна.

«Зерно аустенита зарождается непосредственно выше Аси размеры зерна в момент зарождения крайне нич­ тожны... Замечательно, что размеры зародышевого зер­

на аустенита

в основном

не зависят от

размеров

исход­

ного зерна стали... С повышением температуры

нагрева

выше верхних

критических

точек зерно

аустенита

полу­

чает тенденцию к росту... Чем выше температура и дли­ тельнее выдержка, тем крупнее получаемое зерно аусте­

нита»

[4].

 

 

«Действие

перекристаллизационного

отжига основа­

но на

том, что

при двукратном у-* а-превращении —

при нагревании и при охлаждении — в

результате пере­

кристаллизации образуется мелкозернистая и равномер­ ная структура, совершенно отличная и практически не зависящая от исходной» [5].

Число подобных цитат можно, конечно, умножить, но все это сводится к привычному для всех термистов поло­ жению, что при нагреве стали выше критических точек получается мелкое зерно аустенита, которое только ук­ рупняется при дальнейшем повышении температуры.

Почти столь же привычным является

и представление

о корреляции между величиной зерна

и видом излома

стали. Считается, что кругному зерну,

выявляемому на

металлографическом шлифе, отвечает

крупнозернистый

излом, который может быть исправлен отжигом, норма­ лизацией или закалкой с нагревом немного выше крити­ ческих точек в соответствии с получающимся при этом измельчением выявляемого при обычном металлографи­ ческом анализе зерна.

Результаты ряда исследований, проведенных за пос­ ледние 15—20 лет главным образом у нас в Советском

Союзе, показывают, однако,

что

образование зерна аус­

тенита при нагреве стали не

всегда следует

этой простой

и привычной для всех .схеме.

 

 

Наблюдающиеся осложнения

процесса

фазовой не-

12


ется только в скорости нагрева). Таким образом, вели­ чина зерна определяется иногда не конечной температу­ рой нагрева, а способом ее достижения, и решающим образом зависит от скорости нагрева в критическом ин­ тервале. Структурная наследственность проявляется при медленном и отсутствует (необходимые уточнения будут приведены ниже) при ускоренном нагреве.

Однако, если предварительно закаленную и неотпущенную сталь нагреть выше критических точек с очень

большой скоростью — порядка

нескольких

сот градусов

в секунду, структурная

наследственность

проявляется

очень резко.

На рис. 4

представлена микроструктура и

вид излома

стали, предварительно закаленной от 1250°С

и подвергнутой новой закалке

с нагревом

пропусканием

через образец электрического тока, благодаря чему ско­

рость нагрева

достигала 500—1000 град/сек}.

 

В условиях

такого весьма быстрого нагрева

непо­

средственно выше критической точки Ас% получается

зер­

но, совпадающее по размерам с исходным, если не обра­

щать пока

внимания

(этот

вопрос подробнее будет

рас­

смотрен ниже) яа сетку очень

мелких

зерен,

располо­

женную по

границам

зерен

исходной

структуры

(см.

рис. 4,а).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Важным

представляется

то

обстоятельство,

что

при

электронагреве и закалке

в

указанных

условиях,

если

она осуществляется с

нагревом

до температур,

значи­

тельно превышающих

точку Ас3

(порядка

1100—1150°С),

получается

мелкое зерно

и

структурная

наследствен­

ность не обнаруживается

( см. рис. 4,6). Таким

образом,

при повышении температуры нагрева в области аустенитного состояния может иметь место не укрупнение, а измельчение зерна.

Следует еще раз подчеркнуть, что рис. 4,а относится к весьма быстрому нагреву неотпущенной стали. Если с такой же скоростью нагревать эту же сталь, предвари­ тельно отпущенную при 400—650°С, то уже непосредст­ венно выше точки Асз получается мелкое зерно (рис. 5). Это показывает, что для случая структурной наследст­ венности, приведенного на рис. 4,а, существенно, чтобы сталь нагревалась очень быстро не только в критичес­ ком интервале Ас\—Асз, но и при субкритических темте-

Использовалась установка конструкции Н. М. Родипина [6].

16