Игольчатой структуры

Образующаяся ниже изгиба С-кривой игольчатая структура получила название бейнит. Превращение аустенита в бейнит имеет общие черты с перлитным и мартенситным превращениями, поэтому с бейнитным превращением следует познакомиться после изучения превращения аустенита в мартенсит.

Наиболее важными с практической точки зрения, особенно в тех случаях, когда требуется высокая прочность, являются (а+Р)-сплавы. Эти сплавы характеризуются большим разнообразием микроструктур и различным соотношением а- и р-фаз. Например, обработка на твердый раствор в области существования а+р с последующим медленным охлаждением приводит к образованию равноосной структуры, состоящей преимущественно из больших частиц а-фазы, окружающих р-островки (рис. 32, а). В то же время при охлаждении из р-области возникает игольчатая структура, представленная на рис. 32, б (обычно, так называемая, видманш-теттовая структура, обусловленная ограниченной упрочняемостью титановых сплавов). В этом случае а-пласшнки окружены тонкими, но почти сплошными прослойками р-фазы, как показано на рис. 32, в.

Структуры сплавов при индукционном и печном нагревах также различаются. Так, при исходном балле зерна исследованных сплавов в пределах 8—10, в результате индукционного нагрева зерно укрупняется до 2—4 баллов, а при печном нагреве до 1—0 балла. При этом в обоих случаях получается игольчатая структура а-фазы (рис. I. 23).

пературы (определяемой характером требуемой структуры) и последующей выдержки при этой температуре. После изотермического превращения несколько выше Ms (фиг. 14) образуется характерная игольчатая структура, называемая бейнитом. Получение структуры мартенсита при непрерывном охлаждении возможно, как это видно из фиг. 14, если скорость охлаждения достаточно велика и время пребывания стали при высокой температуре меньше времени нахождения стали до начала перлитного превращения.

Распределительные валы (табл. 39). Тенденция к замене стальных распределительных валов литыми чугунными связана с высокими служебными свойствами низколегированного чугуна по сравнению со сталью, которые определяются особенностями структуры. Наличие графита в чугунных кулачках способствует удержанию смазки, что само по себе уменьшает износ кулачков. Меньший модуль упругости чугуна обусловливает и меньшие контактные напряжения в нем. Наилучшей износостойкостью обладают распределительные валы из низколегированного чугуна, в структуре которого содержатся первичные карбиды в виде игл, строчек или ячеек. При" этом игольчатая структура карбидов наиболее желательна. Последующая термическая обработка (закалка) кулачков должна обеспечить максимальную твердость, не изменяя структуры первичных карбидов. Недопустимо содержание остаточного аустенита свыше 10%. Металлическая матрица закаленного чугуна состоит из игольчатого мартенсита и обеспечивает надежное удерживание карбидных зерен при воздействии на них циклических нагрузок. Химический состав чугуна должен обеспечить получение оптимальной исходной структуры в отливке и его хорошую прокаливаемость и закаливаемость. Высокая твердость кулачков Может быть получена и в литье (отбеленные кулачки), при этом носки кулачков оформляются кокилем. Следует заметить, что чугунные закаленные распределительные валы более технологичны и обладают более высокими эксплуатационными свойствами. .-

В некоторых случаях образование сверхструктур сопровождается характерными микроструктурами (например, игольчатая структура в сплаве CuAu), но это бывает не всегда, и многие сверхструктуры не могут быть обнаружены под микроскопом. В общем температура образования сверхструктур может быть установлена лишь одним рентгеновским методом, а в некоторых случаях также измерениями электросопротивления или теплоемкости.

В некоторых случаях образование сверхструктур сопровождается характерными микроструктурами (например, игольчатая структура в сплаве CuAu), но это бывает не всегда, и многие сверхструктуры не могут быть обнаружены под микроскопом. В общем температура образования сверхструктур может быть установлена лишь одним рентгеновским методом, а в некоторых случаях также измерениями электросопротивления или теплоемкости.

Образующаяся ниже изгиба С-кривой игольчатая структура получила название бейнит. Превращение аустенита в бейнит имеет общие черты с перлитным и мартенситным превращениями, поэтому с бейнитным превращением следует познакомиться после изучения превращения аустенита в мартенсит.

Проведенные на отдельно отлитых образцах-свидетелях испытания по определению механических свойств показали, что в результате модифицирования НП А12О3 значения ав находятся в пределах 225...280 МПа, тогда как для обычно приготовленного чугуна ав = 203...229 МПа при требованиях по приемным документам ств = 197...241 МПа. Таким образом, модифицирование НП А12О3 в среднем повышает ав по сравнению с требованиями на 13,5 %, а по сравнению с цеховой технологией — на 14,4 %. Изучение микроструктуры показало, что в необработанном НП чугуне преобладает игольчатая структура графита, а в модифицированном НП — глобулярный графит.

структуры ОК объясняется, по-видимому, гетерогенной графита-цией при удалении серы. Игольчатая структура кокса заметна даже на фракции 0,5—1,0 мм: продолговатые зерна по длине достигают 3—5 мм. Наличие игольчатой структуры характерно для коксов из дистиллятного сырья.

Ниже этой температуры имеются стабильные а- и Р-твердые растворы, а выше —• появляется игольчатая структура а'-фазы, которая затрудняет сдвиговые процессы, вследствие чего снижаются пластические свойства. Поэтому указанные температуры были приняты за

Закалка имеет целью фиксирование метастабильной р-фазы или продуктов ее превращения. Однако исправить брак исходной структуры, например игольчатой структуры с наличием границ первичного зерна р-фазы, при последующей термообработке не удается.

а — оптическая микрофотография материала, медленно охлажденного от 1200 К Для получения равноосной структуры (а+3); б — оптическая микрофотография (с тем же увеличением) материала, охлажденного от 1310 К для получения игольчатой (видманштет-товой) (а+р)-структуры; в — электронная микрофотография такой же игольчатой структуры; видна практически непрерывная (3-фаза между пластинками в-фазы

Как видно из рис. 33, сплавы с игольчатой структурой имеют, как правило, более высокие вязкость разрушения и стойкость к КР, чем сплавы с равноосной структурой. При этом ширина «полосы» или разность между /dc и Кгкр в обоих случаях примерно одинакова, но для игольчатой структуры вся полоса сдвинута в область более высоких значений /С. Такое поведение очень часто наблюдалось экспериментально [186, 188, 191, 192, 204, 205]. В частности, установлено, что понижение температуры обработки на твердый раствор или образование выделений а2 (как в сплаве Ti—8A1—1 Мо—1 V) существенно усиливают КР [189, 191]. Игольчатые структуры мартенситного (а не видманштеттового) типа, образующиеся преимущественно при закалке, также обладают стойкостью к КР. Отпуск мартенсита вызывает частичное выделение мелкодисперсных частиц р-фазы, но сохраняет игольчатую морфологию. Стойкость к КР после такой обработки промежуточная между неотпущенным мартенситом и равноосными структурами [204]. Таким образом, игольчатые микроструктуры (видманштеттовый, пластинчатый или игольчатый мартенсит) в целом более стойки к КР. В качестве примеров можно привести сплавы Ti—6A1—4V [186] и Ti—4 А1—ЗМо—1 V [190, 192].

Повышение температуры нормализации до 1050° С, 20 мин также приводит к появлению в зернах с продуктами распада бей-нитных объемов с игольчатой матрицей. При дальнейшем повышении температуры нормализации до 1220—1260° С, а также поеле закалки с 980 и 1240° С в масле, в сталях 12ХЩФ и 15ХШ1Ф образуется, структура с четко выраженной кристаллографической направленностью распада в пределах одного аусте-нитного зерна, что соответствует структурам самоотпущенного мартенсита или игольчатого бейнита. Электронно-микроскопическое исследование игольчатой структуры на просвет показало, что в большей части объема образуются колонии параллельных ферритных кристаллов, насыщенных дислокациями с большой плотностью распределения.. Характер 'расположения карбидных выделений Ме8С свидетельствует о наличии структур верхнего и нижнего бейнита. Плотность дислокаций внутри ферритных субзерен существенно возрастает при повышении температуры обработки и скорости охлаждения. Ширина ферритных пластин игольчатой матрицы после исследуемых обработок колеблется примерно в одних и тех же пределах и составляет 0,1—0,5 мкм. Карбидные выделения Ме3С заметно дисперснее в объемах с игольчатой матрицей, чем в матрице с высокой плотностью хаотически распределенных дислокаций. Тонкодисперсная сыпь (вероятно, карбиды VC) наблюдаются после всех исследованных режимов термической обработки. , •- -

Износостойкость может быть увеличена за счет получения мартенситной структуры — наиболее твердой из возможных состояний металлической основы чугуна, либо за счет получения игольчатой структуры, отличающейся весьма высокой износостойкостью.

Следует учесть, что содержание как легирующих элементов, так и углерода и кремния в чугуне этого типа в большой мере зависит от толщины стенки и массивности отливки. Увеличение этих параметров требует для получения игольчатой структуры повышения содержания в чугуне молибдена и никеля и снижения углерода и кремния. Чугун с игольчатой структурой применяют, когда необходимы высокая прочность, износостойкость и малая чувствительность к толщине сечений. Для получения игольчатой структуры наиболее эффективно легирование чугуна молибденом. Дорогостоящий молибден может быть в отдельных случаях заменен вольфрамом.

В зависимости от исходной структуры и режимов упрочнения толщина этой зоны может доходить при обработке деталей вращения до 0,3 мм. Впервые светлая полоска была обнаружена В. П. Кравз-Тарновским при испытании стальных образцов на удар. Н. Н. Давиденков [17] и И. Н. Миролюбов объясняют эффект Кравз-Тарновского тем, что в результате местной деформации по одной плоскости сдвига происходит разрушение и измельчение вещества. При очень быстром скольжении благодаря сильному трению сначала образуется большое количество теплоты, которое затем с чрезвычайно высокой скоростью отдается основной массе образца. Поэтому в местах локализации деформации, где температура, вероятно, выходит за критическую точку, происходит сначала аустенитное превращение, а затем интенсивная закалка. Вещество прослойки находится в состоянии мартенсита, который не имеет характерной игольчатой структуры, так как оно образовалось в особых и еще малоизучен-

структуры ОК объясняется, по-видимому, гетерогенной графита-цией при удалении серы. Игольчатая структура кокса заметна даже на фракции 0,5—1,0 мм: продолговатые зерна по длине достигают 3—5 мм. Наличие игольчатой структуры характерно для коксов из дистиллятного сырья.

лах испытания. По-видимому, это объясняется образованием тонкой игольчатой структуры при сварке и закалкой вследствие быстрого охлаждения после сварки.

Полиморфное превращение (882 °С) при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму с образованием полиэдрической структуры (рис. 14.1, а), а при быстром охлаждении — по мартенситному механизму с образованием игольчатой структуры (рис. 14.1, б).

Морская вода указанного состава нагревается в- трубчатом теплообменнике до температуры 120 °С и испаряется. Уже при выпаривании (загущении раствора) 1 : 2,15 образуется сплошной осадок гипса игольчатой структуры, плотно сцепленный со стенками теплообменника. Добавление 20 мг/л предложенной композиции позволяет проводить испарение до соотношения 1 : 4 без образования теплоизолирующего осадка на стенках труб.