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

Степень и характер проявления структурной наслед­ ственности решающим образом зависят от скорости на­ грева.

Г л а в а II

СТРУКТУРНАЯ

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ПРИ БЫСТРОМ НАГРЕВЕ З А К А Л Е Н Н О Й СТАЛИ

Рассмотренные в гл. I примеры позволяют заклю­ чить, что резко выраженная структурная наследствен­ ность, проявляющаяся в восстановлении выше Асз зерна исходной структуры, наблюдается либо при очень быст­ ром, либо при очень медленном нагреве предваритель­ но закаленной стали. Остановимся подробнее сначала на быстром нагреве.

Подобно тому, как при переохлаждении аустенита возможен либо перлитный распад, либо мартенситное превращение, при нагреве предварительно закаленной стали процесс формирования аустенита может осущест­ вляться двумя различными механизмами [12]. При до­ статочно быстром нагреве неотпущенной стали на мес­ те каждого исходного (бывшего) мартенситного или бейнитного псевдозерна образуется единое зерно аустенита, воспроизводящее по величине, форме и ориентировке зерно аустенита, которое имелось в момент предвари­ тельного перегрева. В этом заключается эффект восста­ новления зерна при быстром нагреве стали с кристалло­ графически упорядоченной (мартенситной или бейнитной) исходной структурой (рис. 17, а — 0 ) .

Часто при этом можно наблюдать, что восстановле­ ние зерна не является полным — около границ исход­ ных мартенситных псевдокристаллов образуются це­ почки мелких зерен аустенита (рис. 17, а,б). Мелкие зерна аустенита по границам зерна исходной структу­ ры возникают вначале, т. е. при более низких темпера­ турах, чем упорядоченное превращение внутренних объ­ емов зерна (рис. 18) — аналогично тому, как при ох-

38

трудняется диффузия в процессе роста аустенита, •вследствие чего реализуется конкурирующий упорядо­ ченный механизм а — ^-перехода. Имеет значение и влияние легирования на положение температуры начала образования аустенита, так как чем при более низкой температуре начинается превращение, тем в меньшей степени проходят процессы отпуска еще при субкрити­ ческих температурах. С ѳтой точки зрения, например, легирование никелем, должно опособствовать проявле­ нию структурной наследственности при быстром нагре­ ве пеотпущеиной стали просто из-за снижения крити­ ческого интервала образования аустенита.

Выше уже не раз отмечалось, что при быстром на­ греве даже иеотпущенной стали частично наблюдается неупорядоченное превращение, локализованное по гра­ ницам зерна исходной структуры (см. рис. 4, 17). Наи­ более вероятной причиной этого «зернсграничного эф­ фекта» являются сильные дополнительные искажения кристаллической решетки около границ, препятствую­ щие упорядоченной а - у-перестройке и, напротив, спо­ собствующие развитию неупорядоченного превращения. Это объяснение подтверждается отмеченным выше вли­ янием пластической деформации закаленной стали на механизм образования аустенита при последующем быстром нагреве, а также следующими наблюдениями. При быстром нагреве закаленного образца обнаружива­ ется, что сетка мелких зерен возникает не только по границам зерна исходной структуры, но и на поверхнос­ ти образца, где имеются дополнительные искажения от механической обработки (резцом, шлифовкой). Если перед нагревом удалить этот искаженный слой страв­ ливанием, то неупорядоченное превращение на поверх­ ности отсутствует (рис. 22, а,б).

Интересно, что тенденция к развитию «зернограничиого эффекта» проявляется сильнее при нагреве резко закаленной стали, т. е. стали с мартенситной структурой и, напротив, значительно слабее выражена для стали с исходной бейнитіной структурой (рис. 17, а—е). Это оз­ начает, по-видимому, что степень искаженное™ в при­ граничных областях псевдозерен бейнитной структуры существенно меньше, чем для мартенсита. Поверх­ ностный наклеп, создающийся при механической об­ работке, и в этом случае приводит к развитию неупо-

43

рядочеиного превращения (рис. 23), которое является, таким образом, своеобразным индикатором локализа­ ции дополнительных искажений в структуре закаленной стали. Все рассмотренные до сих пор примеры «зернограничного эффекта» относятся к быстрому нагреву за­

туре, когда величина исходного зерна соизмерима с ве­ личиной аустенитных зерен, образующихся в пригранич­ ных областях в результате локализации здесь неупоря­ доченного превращения, восстановление зерна исходной

простое обстоятельство позволяет отвести возражения,

ки скоростного рентгенографировання измерялся пара­

оказалось, что судя по параметру, первые порции аус­

контролировался металлографически и, что самое глав­ ное, рентгенограммы снимались, естественно, с поверх­ ности образцов. Поэтому можнопредполагать, что полу­ ченные данные относятся к неупорядоченному превра­ щению и не могут служить основанием для отрицания возможности бездиффузионного механизма образования аустенита при быстром нагреве закаленной стали.

Следует обратить внимание на то, что влияние пред­ варительного отпуска на степень развития неупорядочен­ ного превращения сказывается не просто в усилении «зернограничного эффекта», а в том, что центры неупоря­ доченного превращения появляются не только по грани­ цам, но в псевдозерне исходной структуры (рис. 25).

45

вом случае нагревается распавшийся мартенсит, ä во втором — бепнпт плюс некоторое количество (10—15%) остаточного аустенита, наличие которого способствует проявлению структурной наследственности. Возмож­ ность такого влияния остаточного аустенита на струк­ турный механизм а^у-превращения при нагреве от­ мечалось в литературе применительно к обратному мартенситному превращению в безуглеродистом нике­ левом железе [20]. Однако все же имеющиеся пока сведения не позволяют, как нам кажется, приписывать остаточному аустениту определяющую роль в эффекте

ся при таких скоростях нагрева, при которых вполне ре­ ально сохранение остаточного аустенита до температур

пад остаточного аустенита; закалка с участием бейнитного превращения, повышая 'количество остаточного аус­ тенита и устойчивость его при отпуске, способствует реализации упорядоченного превращения; пластичес­ кая деформация закаленной стали способствует неупо­

ления зерна наблюдается и после отпуска, по-видимому, гарантирующего отсутствие остаточного аустенита в структуре (см. рис. 21, а, б). Этот же результат может быть достигнут и в стали обычной легированное™ — за счет резкого увеличения скорости -нагрева.

Таким бразом, структурная наследственность при быстром нагреве предварительно закаленной стали не связана решающим образом с наличием остаточного аустенита, хотя последний и может, по-видимому, ока­ зывать известное влияние (см., например [21]). Воп­ рос этот требует, однако, дальнейшего изучения. Воз­ можно, что большее значение имеют различия в харак­ тере карбидной фазы в бейните и отпущенном мартен­ сите.

50