Карбидная неоднородность

Аустенитные стали по способу упрочнения делят на три группы: 1) твердые растворы, содержащие сравнительно мало легирующих элементов; 2) твердые растворы с карбидным упрочнением. В этом случае упрочняющими фазами могут быть как первичные (TiC, VC, ZrC, NbC и др.), так и вторичные карбиды (М23Св, МвС, М7С3), выделяющиеся из твердого раствора; 3) твердые растворы с интер-металлидным упрочнением. Чаще в этих сталях упрочняющей фазой является v'-фаза типа Ni3Ti, Ni3Al, Ni3(Ti, Al), NisNb и др.

Стали с интерметаллидным упрочнением более жаропрочны, чем с карбидным упрочнением.

Высокая жаропрочность сталей с карбидным упрочнением достигается введением в хромоникелевый или хромоннкельмарганцови-стый аустенит 0,3-0,5 % С и карбидообразующих элементов Mo, W, V, Nb и др. К этим сталям относятся 45Х14Н14В2М и 40Х15Н7Г7Ф2МС. Сталь 40Х14Н14В2М после отжига при 820 °С охлаждением на воздухе применяют для изготовления клапанов авиационных двигателей и в газо-турбостроении для крепежных деталей. После такой обработки структура стали — аустенит и карбиды типа М23С0 и МС.

/ — алюминиевые сплавы; 2 — титановые сплавы; 3 — ферритные сплавы с 1,25% Сг и 0,5% Мо; 4 — аустенитные стали; 5 — аустенитные стали с карбидным упрочнением; б — ауствкитные стали с интерметаллидным упрочнением; 7 — деформированные никелевые жаропроч ные сплавы; 8 — литые никелевые жаропрочные сплав!* 9 — молибденовые сплавы

1) аустенитные стали с карбидным упрочнением (4Х12Н8Г8МФБ и др.);

2) твердые растворы с карбидным упрочнением (первичные TiC, VC, ZrC, NbC и др.,вторичныеМ2зС,М6С, МуСз);

NijNb). Стали с интерметаллидным упрочнением более жаропрочны, чем с карбидным упрочнением.

Рис. 2\. Пределы кратковременной прочности (сплошные линии) и длительной прочности при скорости ползучести \ % за 100 ч (штриховые линии) эвтектического сплава 73С (система Со—Сг с карбидным упрочнением) и жароярочного сплава на кобальтовой основе Маг М-302.

; Проведенные Томпсоном и др. [83] исследования стержневого эвтектического сплава Со — Сг с карбидным упрочнением свидетельствуют о прочности связи и высокотемпературной стабильности поверхности раздела. Характеристики кратковременной и длительной „прочности приведены на рис. 21. Микроструктура эвтектики практически стабильна вплоть до 1370 К, а эвтектический сплав обладает более высоким сопротивлением ползучести, чем традиционный жаропрочный сплав на кобальтовой основе Mar М-302. Судя по энергии активации, процесс ползучести определяется упрочняющей карбидной фазой, что также подтверждает эффективность передачи нагрузки через поверхность раздела.

В сплавах с интерметаллидным упрочнением (в отличие от сплавов с карбидным упрочнением) по результатам измерения твердости нельзя обнаружить перегрев. Так, детали из сплава ЖС6К, нагретые до температур 1050—1070°С, при определенной выдержке могут существенно изменить свою стойкость. В то же время изменений структуры или твердости обнаружить Не удается 1.

15 жаропрочная с карбидным упрочнением

Для изготовления тел качения и подшипниковых колец небольших сечений обычно используют высокоуглеродистую хромистую сталь ШХ15 (0,95—1,05 % С и 1,3—1,65 % Сг), а больших сечений — хромомарганцевокремнистую сталь ШХ15(Т (0,95—1,05 % С, 0,9 — 1,2 % Мп, 0,4—0,65 % Si и 1,3—1,65 % Сг), прокаливающуюся на большую глубину. Стали обладают высокой твердостью, износостойкостью и сопротивлением контактной усталости. К сталям предъявляют высокие требования по содержанию неметаллических включений, так как они вызывают преждевременное усталостное разрушение. Недопустима также карбидная неоднородность.

У сталей данной группы наблюдается равномерное распределение карбидов (рис. 14.7). Между тем при содержании более 1,2% С усиливается карбидная неоднородность, а с повышением количества легирующих элементов уменьшается содержание С (сдвиг эвтектоидной концентрации) и увеличивается количество карбидной фазы.

закаливаемость и прокаливаемость, однако значительно усиливается карбидная неоднородность.

Хромомарганцевовольфрамовая сталь ХВГ прокаливается при диаметрах до 30—40 мм. Недостатками стали ХВГ являются повышенная карбидная неоднородность и пониженное сопротивление пластической деформации. "ХВГ. х ЮОО

Горячая обработка раздробляет сетку карбидов. При этом карбидная неоднородность тем значительнее, чем меньше деформация и чем

больше С содержится в стали. Большая карбидная неоднородность сталей снижает их механические свойства. Поэтому сталь Х12, имеющая более низкие механические свойства, применяется редко.

Карбидная неоднородность в целом ухудшает свойства этих сталей, но незначительно влияет на их красностойкость.

Строчечность структуры (карбидная неоднородность, рис. 11, см. вклейку) создает неоднородные механические свойства в направлении вдоль и поперек прокатки. Помимо снижения прочности, она ухудшает технологические свойства стали при холодной штамповке и обработке режущим инструментом.

При проектировании технологического процесса должны быть обеспечены наиболее выгодное расположение волокна, соответствующее распределению рабочих напряжений, наиболее рациональное сочетание рабочих и технологических напряжений в детали, требуемые механические свойства и при необходимости другие специальные требования, соответствующие условиям службы деталей и конструкций (например, микроструктура, величина зерна, карбидная неоднородность, фазовый состав, коррозионная устойчивость и т. п.).

16. Допустимая карбидная неоднородность быстрорежущих сталей

Карбидная неоднородность не должна превышать норм, указанных в табл. 16. Быстрорежущие стали, используемые для изготовления резьбонарезных плашек, шеверов, долбяков, протяжек и червячных фрез, должны иметь меньший балл карбидной неоднородности по сравнению с указанным в табл. 16: для стали диаметром до 80 мм на одну единицу; для стали диаметром более 80 мм на две единицы.