Файл: Сокол, И. Я. Двухфазные стали.pdf

прочность сталей в литературе имеются противоречивые сведения. Так, по данным Мак-Доуэлла *, влияние ее на длительную прочность стали типа Х25Н20 с добавками кремния незначительно, тогда как, согласно патенту японских исследователей2,1 образование дисперсной о-фазы, равномерно распределенной по всему объему зерна вследствие холодной пластической деформации и последующего отжига, приводит к повышению жаро­

Температ ура, °С

0 200 600 ЮОО

Рис. М. Дилатограммы об­ разцов стали марок Св-07Х25Н!2Г2Т (/) н 0X32H8

(2). Исходное состояние —

V+"Ь 6; после охлаждения

у*

прочности хромоникелевых сталей без снижения их кор.- розионной стойкости.

Изучению условий образования и состава о-фазы в нержавеющих сталях посвящено много работ совет­ ских и зарубежных авторов. Как следует из диаграммы состояния системы Fe—Сг, температурный интервал су­

и титана приводит к расширению области существова­ ния о-фазы как по концентрации хрома, так и по темпе­ ратуре ее образования.

Особенно ярко это проявляете^ в двухфазных аусте­ нито-ферритных сталях, в которых о-фаза образуется из ферритной составляющей, так как в последней выше концентрация хрома и других ферритообразующих эле­ ментов, облегчающих образование о-фазы. Кроме того, в о. ц. к. решетке феррита диффузия атомов протекает легче, чем в г. ц. к. аустените. В этом случае о-фаза мо­ жет быть обнаоужена при содержании в стали около

15—18% Сг.

Метод фазового электрохимического анализа, приме- кецны-й многими исследователями, позволил довольно точно установить распределение основных легирующих

1 РЖ «Металлургия», 1966, № 5, реф. 5И444.

2 Там же, 1970, № 11, реф. 11И965П.

41

элементов между аустенитом, 6-ферритом, и ст-фазой при ее образовании.

Ширлей [20], изучавший свойства стали типа 0Х18Н8МЗТ с 30% 6-феррита, приводит следующие дан­ ные о составе структурных составляющих стали (%)'.

Составы у- и 6-фаз приведены после закалки с 1050° С, состав 0-фазы определялся после 4-ч выдерж­ ки при 850° С.

Хоар н Боуэн [21] исследовали состав фаз в стали того же типа с 45% феррита после закалки с 1150° С. a-фаза выделялась после 70 ч старения при 850° С. Эти авторы приводят следующие составы фаз (в процентах):

Некоторое сомнение вызывает незначительное коли­ чество марганца в a-фазе, так как многочисленными ис­ следованиями неопровержимо доказано, что наличие

в 0-фазе примерно соответствует его содержанию в ста­ ли, представляются более убедительными.

Большое внимание уделено различными исследовате­ лями механизму распада 6-феррита.

Т а б л и ц а 3

42

В обстоятельной работе [39] Куо рассматривает сле­ дующие возможные схемы процесса превращения стали Х18Н12М31:

1) 6-феррит-*-у' + карбиды; 2) 6-феррит у' + ст-фаза.

Аустенит, образующийся по первой схеме после ча­ совой выдержки при 700° С, имеет игольчатую структуру. При 900 и 1000° С количество игольчатой у'-фазы умень­ шается.

В сталях типа 18-8 парамагнитный карбид Сг23Сб появляется при отжиге ниже 925° С, причем температу­ ра существования гомогенного аустенита повышается с увеличением содержания углерода в стали.

При температурах 750—850° С распад 6-феррита про­ исходит по схеме 2. При этом a-фаза образуется после выделения аустенита непосредственно из участков 6-фер­ рита, не превратившихся еще в аустенит.

В этом случае форма образований о-фазы —сетка по границам зерен или группы пластинчатых образований.

О. А. Банных [48], электронномикроскопически ис­ следовавший распад феррита в стали Х18Г14, показал,

фаз, механизм образования cr-фазы из 6-феррита через промежуточную у'-фазу по схеме 6 ->у'->о маловероя­ тен. Более ^правдоподобно превращение по схеме 6-фер­ рит -э-у' + сг или 6-феррит -*-у'-1- (Сг, Fe, Мо)2зС6, причем карбиды образуются раньше, чем a-фаза. При малом содержании углерода в стали вероятность образования cr-фазы увеличивается, так как влияние его складывает­ ся из двух факторов:

а) препятствуя образованию 6-феррита, углерод тем самым уменьшает скорость образования зародышей о-фазы;

б) с повышением содержания углерода увеличивает­ ся количество легирующих элементов, связанных в кар­ биды типа Ме2зС6, и потому уменьшается их содержание

втвердом растворе феррита.

Вчисто аустенитных высокохромистых сталях обра­ зование о-фазы может происходить посредством коагу-

43

лядин карбидов типа М е 2зСб, находящихся на границах зерен, и дальнейшего их превращения после достижения частицами критического размера [50].

Согласно [51], в сплавах с высоким содержанием никеля и хрома (2Cr+Ni >48,6%) сначала образуется

(2,87 А), которая при последующей изотермической вы­ держке превращается в 0-фазу. При этом отдельные зер­ на феррита подвергаются превращению «на месте» в сг-фазу и дальнейший ее рост происходит за счет рас­

а'-фаза обогащена элементами с большим атомным ра­ диусом.

При последующем старении сначала образуется про­ межуточная о'-фаза, а затем 0-фаза.

Весьма интересно установить, какая из фаз является ведущей в процессе распада б-феррита. По нашему мне­ нию, противоречивость литературных данных [48, 50, 53] можно объяснить, исходя из наклона линий, ограничива­ ющих двухфазную б+у-область на схематическом политермическом псевдобинарном разрезе диаграмм, состоя­ ния систем Fe—Сг—Ni или Fe—Сг— (Ni)—Мп (рис. 15).

часть феррита не превратится в о-фазу, которая в этом случае и будет ведущей фазой процесса.

Если же закалка произведена с температур t > t 2, при которых нагрев или охлаждение приводят к измене­ нию фазового состава стали (будет меняться соотноше­ ние б- и у-фаз), то повторный нагрев закаленного образ­ ца при более низких температурах приведет в первую очередь к выделению вторичного аустенита в соответст­

44

вии с диаграммой состояния, и только потом начнется образование a-фазы и аустенита, который тоже получил название вторичного (у'), хотя по схеме распада он дол­ жен обозначаться как третичный (у").

Таким образом, общая принципиальная схема рас­ пада 6-феррита при отпуске закаленной стали (или при замедленном охлаждении) должна выглядеть следую­

ных углеродсодержащих Сг—Ni

сталей типа Х21Н5, Х20Н8, Х25Н12 и т. п. при повторном нагреве закаленных образцов первичной фа­ зой процесса распада 6-феррита будут карбиды типа Ме23С6; при замедленном охлаждении нестабилизированных сталей, а также при любой схеме термообработ­ ки стабилизированных сталей этих типов ведущим будет вторичный аустенит у', а для стабилизированных (или безуглеродистых) сталей типа Х25Н20 или на базе систе­ мы Сг—Мп, для которых характерно вертикальное поло­ жение линий 6/у + 6/у, — сг-фаза [44].

5. Кинетика процесса

Значительный практический интерес представляет изучение кинетических особенностей процесса образова­ ния а-фазы в чисто ферритных и двухфазных сталях.

45