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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 45

Скачиваний: 3

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

Таким образом, быстрый нагрев предварительно от­

пущенной

стали

(см. рис. 3, 5,

19,

34)

способствует

развитию

'Процесса неупорядоченного

роста

аустенита

и получению

мелкозернистой

структуры. Медленный же

нагрев ведет

к

упорядоченному

превращению и, если

не образуется белых полей, полному

восстановлению

зерна исходной структуры.

 

 

 

 

Белые

поля

развиваются

в критическом интервале

температур. Часто можно наблюдать, что в соседстве с чистым аустенитом — при переброске из критического интервала на температуры выше Ас\, .рост белых полей прекращается (рис. 41).

При не слишком быстром нагреве процесс образова­

ния аустенита начинается и развивается

в

некотором

интервале температур по упорядоченному

 

механизму,

затем появляются белые поля, поглощающие

упорядо­

ченную феррито-аустенитную

матрицу

и

формирую­

щие, если они успевают к моменту достижения Ас^ сом­

кнуться, структуру стали

после

завершения

процесса

аустенитизации

(см. рис.

38).

 

 

 

 

 

Возможно, что в этом случае происходит «вторжение»

в критический

интервал

 

процесса

рекристаллизации

аустенита, рассматриваемого ниже — в гл. IV

(см. так­

же гл. V I ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следует отметить некоторую анизотропию роста бе­

лых полей, приводящую

к

неравноосности

аустенитных

зерен

(см., например, рис. 38).

 

 

 

 

 

Очень важно, что имеются рентгенографические дан­

ные, указывающие

на

 

некоторую

текстурованность

белых

полей в

пределах

каждого отдельного

 

псевдо­

зерна

исходной

структуры

(рис.

42).

Рентгеноструктур-

ным анализом подтверждается, конечно, и

восстанов­

ление зерна при медленном нагреве

( [33],

см.

также

[24]). При этом как

и в

случае

восстановления

зерна

при быстром нагреве наблюдается восстановление опи­ санных в гл. I I областей селективного отражения (ОСО), характеризующихся набором из шести ориенти­

ровок мартенсита в каждой

области.

Для всех

ориен­

тировок мартенсита, входящих в одну

ОСО,

плоскости

(011)м

почти параллельны

определенной

плоскости

Cl M) А-

 

 

 

 

 

Исследование проводили

на монокристаллах

стали

37ХНЗТ,

выращенных из расплава с

последующей за-

3 Зак. 139

 

 

 

 

65


На рис. 4'3,а .представлена макроструктура бикристалла стали 37ХНЗТ .в исходном состоянии, а на рис. 43,6—после повторного медленного нагрева на 950°С и закалки. Сопоставление этих структур наглядно де­ монстрирует восстановление не только зерна аустенита,

Рис.

42.

Полюсная

фигура

(111) а, показывающая

относитель­

ные

ориентации

исходного

монокристалла

(/ — ось

поворота

[111]а

в центре)

и

новых зерен

(2), образовавшихся

при пов­

торном

нагреве

со

скоростью 1

град/мин до

770°G

и

выдержке

в течение 180 мин. Сталь 37ХНЗА. Исходное состояние—выра­ щенный из расплава и закаленный монокристалл. Определение ориентации — по остаточному аустениту і[106]

но и образующихся пр.и закалке областей селективно­ го отражения. Анализ мартеноитных ориентировок, об­ наруженных в ОСО в исходном состоянии и после пов­ торной закалки, показывает, что восстанавливается и мартенситная структура (рис. 43,ß, г).

а* Зак. 139

67


количество избыточного феррита еще не растворилось в аустените), тогда как .в деформированной зоне скопи­ лись белые поля, напоминающие обычный рекристалли-

зационный «венчик»;

при этом

в

зоне

белых

полей

иерастворенный избыточный феррит

отсутствует.

 

Результаты другого опыта показаны на рис. 45. Об­

разец той

же стали был закален от 13О0°С, после

чего

медленно

(1 град/мин)

нагрет

на

820°С,

деформирован

при этой

температуре

ударом

зубила,

выдержан

в те­

чение 30

мин и закален. Естественно,

что

деформация

при 820°С, т. е. в аустеиито-ферритном состоянии, вы­ звала местную рекристаллизацию аустенита, в резуль­ тате которой получилось скопление белых полей, отли­ чающихся от матрицы прежде .всего тем, что в них поч­

ти

полностью отсутствует

нерастворившийся

избыточ­

ный феррит.

 

 

 

 

 

4. Практически существует критическая скорость на­

грева при которой

(и при

меньших ее значениях)

реа­

лизуется эффект восстановления зерна [31].

Необходи­

мо,

впрочем, отметить, что

эффект восстановления

зер­

на

при медленном

нагреве

наблюдается не

во

всех

сталях; напротив, в практически исследованном диапазо­

не скоростей «агрева (0,1—1 град/мин и

выше) для

ря­

да сталей

обязательно

обнаруживается

появление

бе­

лых полей и тогда отсутствует эффект

восстановления

зерна исходной структуры; величина зерна

аустенита

выше Ас3

определяется

числом и степенью

развития

белых полей в критическом интервале.

 

 

 

Как правило, ускорение нагрева через критическую точку Ас\ способствует получению более мелкого зерна

выше Асз, хотя не

вполне еще

ясно

является ли

это

следствием только

возрастания

числа

белых полей

или

и переходом к неупорядоченному механизму начальных

стадий процесса

образования

аустенита (см. гл. V I ) .

5. Склонность

стали к восстановлению зерна

зави­

сит от характера

легирования

и, в частности, от

присут­

ствия в составе стали некоторых примесей. Например, небольшие (порядка 0,1%) добавки титана резко по­ давляют развитие белых полей и облегчают тем самым

реализацию

эффекта

восстановления зерна

при

мед­

ленном

нагреве [341.

Так, в

промышленной

стали

37ХНЗА

не

наблюдается

восстановления

зерна

даже

при самом

медленном

(10

град/ч)

нагреве;

в этой же

71


(1250—1300°С). Уменьшение степени перегрева

резко

повышает

тенденцию к

развитию белых полей л

после

исходного

перегревала

1100—1Т50°С

восстановление

зерна чаще всего уже

не наблюдается.

Аналогичное

действие оказывает замедленное охлаждение от темпе­

ратуры

перегрева.

 

Так,

например,

закалка от 1300°С в масле приводит

в стали

37ХНЗТ к подлому восстановлению зерна при

новом медленном лагреве на 900°С. Почти столь же со­ вершенное восстановление зерна наблюдается для ста­ ли, охлажденной от 1300 до 850°С в течение 30 мин и потом закаленной в масле. Но, если такое подстужива­ ние (до 850°С) замедлено до 3 ч — восстановление пол­ ностью отсутствует (рис. 47). Это указывает на тесную связь эффекта восстановления зерна при медленном ла­

греве с растворением примесей при

исходном перегре­

ве и выделением их при охлаждении.

 

•Влияние присутствующих в стали

примесных фаз

подчеркивается л ряде работ по изучению структурной наследственности, принадлежащих H. Н. Липчину с со­ трудниками. Согласно этим работам, примеси, выделя­ ясь при нагреве закаленной стали по границам суб­ зерен (точнее по контурам мартенситных пластин), ока­

зывают «барьерное»

действие

и

задерживают

процесс

рекристаллизации

до

температур

растворения

частиц

в образующемся,

аустените»

| [35]

см. также

[36—38] [

На значение примесных фаз,

в

частности

и

карбидов,

указывает ряд наблюдений и в более ранних

работах.

Так, еще в работе [31] отмечалось,

что

замедленное

подстуживание от температур перегрева до 850—900°С способствует развитию белых полей при последующем медленном нагреве, предотвращая тем самым эффект чистого восстановления исходной структуры.

В монографии [39] указывалось, что температура самопроизвольной рекристаллизации аустенита (см. гл.

IV) при медленном лагреве

предварительно

перегретой

и закаленной стали ХГ (1,4%

С;

1,3% Cr; 0,6%

Мп) сов­

падает с моментом растворения

избыточных

карбидов.

Наблюдения, касающиеся

влияния, которое оказы­

вает замедленное подстуживание в аустенитной облас­

ти, имеют, конечно,

важное практическое значение.

Именно этим можно

объяснить,

почему структурная

наследственность, проявляющаяся

в восстановлении

73


зерна при медленном нагреве не так уже часто, по-ви­ димому, проявляется в производственных условиях —

крупные заготовки остывают

недостаточно

быстро и,

если даже подкаливаются, теряют

способность к

вос­

становлению зерна из-за процессов,

происходящих

еще

в аустенитной состоянии. Не исключено, что это

прос­

тое обстоятельство, .на которое

не обращалось

надлежа­

щего внимания в лабораторных исследованиях, ослаб­ ляет практическое значение эффекта восстановления зерна при медленном нагреве. Не нужно, однако, забы­ вать, что скорость охлаждения в аустенитной области, необходимая для исключения эффекта восстановления зерна, зависит от степени и характера легирования, а также от металлургического качества стали (способ вы­ плавки, раскисления) и что вопрос этот пока недоста­ точно изучен. Достаточно в этой связи указать на сле­ дующий пример. В стали 50ХНЗТ (0,03% Ті) зерно при медленном нагреве восстанавливается после предвари­ тельной закалки от 1000О|С, т. е. без какого-либо пред­

варительного

перегрева (рис. 48,6).

Уже

при

870°С

появляются

новые

зерна

(рис. 48,в),

полностью

заме­

няющие

исходную

структуру

при

нагреве на

900°С

(рис. 48,г).

 

 

 

 

 

 

 

Отметим,

что структуры,

представленные на

рис.

48,6-—г, полностью восстанавливаются при новом

мед­

ленном нагреве на 850°С. Этот

пример показывает, на­

сколько

многообразными

могут

быть условия, при кото­

рых наблюдается

эффект

восстановления

зерна

при

медленном нагреве и едва ли могут возникнуть сомне­ ния в возможности встретиться с этим явлением в прак­ тике обработки стальных изделий. Кстати, надо пола­ гать, что в рассмотренном примере роль примесной фазы, тормозящей развитие белых полей или рекрис­ таллизации аустенита, играет, по-видимому, карбидная фаза, выделяющаяся при нагреве мартенсита и сохра­ няющаяся в некоторой мере нерастворенной в критиче­ ском интервале и несколько выше. Нельзя, конечно, ви­

деть в примесных фазах

непосредственную

причину

структурной наследственности при медленном

(и тем

более быстром)

нагреве. Что касается

быстрого

нагрева

•неотпущен-ной

стали (см. гл. I I I ) , то

следует

указать,

что восстановление в этом случае практически не зави­ сит от подетуживания в аустенитной области, как и от

74