Мелкоигольчатый мартенсит

Рассмотрим процессы старения сплава А1—Си. Закалка фиксирует пересыщенный твердый раствор, поэтому вероятнее всего предположить, что в процессе старения выделяется избыточная фаза (СиА12) и что выделение ее в мелкодисперсном состоянии и вызывает изменение свойств.

талях цилиндро-пор- сера, кальций, барий шневой группы ДВС. Сохраняют продукты старения масел в мелкодисперсном состоянии

Упрочняющими фазами в сталях могут быть карбиды разного состава: нитриды, карбонитриды, интерметаллиды, чистые металлы, малорастворимые в железе (например, чистая медь). Наиболее эффективное упрочнение достигается такими фазами, которые способны растворяться в твердом растворе (например, в аустените при нагреве), а затем выделяться из него в мелкодисперсном состоянии и сохраняться при температурах технологической обработки и использования изделия. К эффективным упрочнителям относятся VC, VN, NbC, NbN, MoC и комплексные фазы на их основе. Оптимальное упрочнение от твердых дисперсных частиц достигается при условии, когда эти частицы достаточно малы и когда расстояние между ними в твердом растворе мало. Обеспечивается это соответствующим подбором легирующих элементов и режимов термической обработки (закалка и высокий отпуск, закалка и низкий отпуск), позволяющих получить структуру с высокими механическими и триботехничсскими характеристиками.

находящиеся в сплаве в мелкодисперсном состоянии, частично в соединении с закисью железа. Эти окислы, имеющие более высокую температуру плавления, чем расплавленный чугун, и обладающие незначительной растворимостью или совсем нерастворимые в металле, являются теми центрами кристаллизации, вокруг которых начинается процесс графитизации чугуна. Влияя тем или иным способом на количество силикатной мути (перегрев и выдержка чугуна при высоких температурах), можно влиять на процесс графитизации в желательном направлении.

Это положение абсолютно неправильное. Масло, содержащееся в отработавшем паре паровой машины, находится в туманообраз-ном, мелкодисперсном состоянии (dunnfliissig), что способствует, в известной степени, созданию гидрофобности охлаждающей поверхности конденсатора с паровой стороны. Поэтому в конденсаторах паровых машин коэффициент теплопередачи от пара к воде получается не ниже, чем в конденсаторах паровых турбин.

Масло, содержащееся в отработанном паре, находится (учитывая температуру и скорости потока) в мелкодисперсном состоянии, благодаря чему процесс теплопередачи от пара к воде не ухудшается, а в некоторых случаях даже улучшается за счет создания гидрофоб-ности поверхности и осуществления капельной конденсации.

Принимается также, что жидкая фаза находится в мелкодисперсном состоянии и равномерно распределена в паровой среде. Иными словами, каждый элементарный (в масштабе пространства, охваченного процессом) объем содержит очень большое число распределенных в нем частиц влаги.

В начале процесса старения происходит «подготовка», а затем и выделение мелкодисперсного кремния, который по мере увеличения времени старения коагулирует и становится видимым в электронный микроскоп. Одновременно с выделением кремния идет «подготовка» к выделению второй упрочняющей фазы — химического соединения Mg2Si, которая в дальнейшем выделяется в таком мелкодисперсном состоянии, что не обнаруживается даже электронным микроскопом. Она становится хорошо видимой лишь при увеличении температуры старения до 300° С.

певают произойти процессы тепло- и массообмена. При высоком градиенте давления подавляются релаксационные процессы. Кроме того, как установлено [73], в критическом сечении длинных цилиндрических каналов с острой входной кромкой капельная жидкая фаза находится в мелкодисперсном состоянии и смесь достаточно однородная. Это в свою очередь приводит к значительному возрастанию сил поверхностного натяжения на границе раздела фаз и, как следствие, также к торможению массообменных процессов.

Основные предпосылки классической термодинамики влажного пара: параметры в потоке изменяются квазистатически. жидкость находится в мелкодисперсном состоянии и непрерывно распределена среди газообразной фазы, скорости обеих фаз совпадают по величине и направлению. Термодинамические задачи обычно решаются в плане одномерной схемы.

В большинстве встречающихся на практике случаев образующаяся при диффузионной пайке структура шва двухфазная: твердый раствор a-Ti и интерметаллидные включения. Изменение механических свойств сплавов, имеющих в своем составе интер-металлиды, зависит от особенностей выделения второй фазы и характера дисперсионного механизма упрочнения. В результате дисперсных выделений может иметь место как упрочне-нение, так и разупрочнение сплава. Выделение небольшого количества второй фазы в мелкодисперсном состоянии сопровождается повышением прочности и уменьшением пластичности. Вторая фаза в этом случае вносит искажения в кристаллическую решетку металла. Увеличение количества выделяющейся избыточной фазы может послужить причиной резкого уменьшения пластических и прочностных свойств, если эта фаза выделяется в виде сетчатого каркаса. Менее опасны интерметаллиды в случае их выделения в виде сосредоточенных включений.

После этой обработки, измельчающей зерно в сердцевине, следует вторая закалка от более низких температур, обычно применяемых для высокоуглеродистой стали (760—800°С). Мелкоигольчатый мартенсит с вкрапленным избыточным цементитом обеспечивает высокую износоустойчивость.

Повышение усталостной прочности при кратковременных перегрузках объясняется деформационным упрочнением, происходящим при пластических деформациях'микрообъемов материала, сходным с упрочнением при наклепе. Установлено, что под действием пластических деформаций происходят упрочняющие процессы: разупорядочение кристаллических решеток; увеличение плотности дислокаций; измельчение кристаллических блоков и увеличение степени их разориентировки; зубчатая деформация поверхностей спайности в результате выхода пластических сдвигов на поверхность зерна и, как следствие, увеличение связи между зернами. Уменьшается растворимость С, О и N в а-железе; эти элементы выпадают из твердых растворов, образуя высокодисперсные карими, _оксидц_Н-нитриды в виде облаков, блокирующих распространение дислокаций. В закаленных сталях происходит распад остаточного аустенита, превращающегося в мелкоигольчатый мартенсит деформации.

У стальных деталей, подвергнутых поверхностной закалке с низким отпуском, напряжения сжатия возникают также в результате происходящего при наклепе превращения остаточного аустенита в мелкоигольчатый мартенсит деформации.

Микроструктура белых слоев, полученных в результате различной обработки стали и чугунов, представляет собой мелкоигольчатый мартенсит и остаточный аустенит с карбидами. Дисперсность мартенсита в среднем на 2—3 балла меньше по сравнению с мартенситом обычной закалки, особенно в эвт'ектоидных и заэвтектоидных сталях и сталях, легированных элементами, способствующими измельчению мартенсита. Дисперсность карбидов в белых слоях в 2—3 раза больше, а размер зерна остаточного аустенита на порядок меньше, чем в стали после закалки и низкого отпуска. При этом количество остаточного аустенита в белом слое увеличивается с повышением содержания углерода в исходной стали и не зависит от способа поверхностной обработки. Наибольшее количество остаточного аустенита наблюдается в поверхностных слоях после ФРУО, приводящей к наибольшему увеличению содержания углерода в белЪм слое.

Образцы для исследования изготовляли из стали 20ХНЗА обычной выплавки и той же стали, но полученной электрошлаковым переплавом (ЭШП) и подвергали их цементации и закалке. Глубина цементации составляла 1,5—1,7 мм. Твердость поверхностного слоя 57—58 Я^С, сердцевины 36—37 HRC. Микроструктура цементованного слоя представляла собой мелкоигольчатый мартенсит (сердцевины — троостосорбит). Коррозионной средой служил буровой глинистый раствор, приготовленный из бентонитового глинопорошка. Плотность раствора 1,16 г/см3, вязкость по СПВ-5 25 с, водоотдача 10 см3 за 30 мин, рН = 7,5.

ВёргаЛИ их цементации и закалке. Глубина цементации составляла 1,5—1,7 мм, твердость поверхностного слоя 57—58 HRC, сердцевины 36—37 HRC. Микроструктура цементованного слоя представляла собой мелкоигольчатый мартенсит (сердцевины — троостосорбит). Коррозионной средой служил буровой глинистый раствор, приготовленный из бентонитового глинопорошка. Плотность раствора составляла 1,16 г/см3, вязкость по СПВ-5 25 с, водоотдача 10 см3 за 30 мин, рН = 7,5.

40Х 45 Поверхностная индукционная закалка, охлаждение эмульсией, отпуск 180° С Поверхностная индукционная закалка, охлаждение водой, отпуск 180° С 1,2-1,3 1,3 Мелкоигольчатый мартенсит То же 57—60 58—62 18 17

В Качестве примера мартенситной стали рассмотрена низкоуглеродистая сталь ОООХ14Н7В. Эта сталь характеризуется высокой температурой начала мартенситного превращения: при охлаждении от 1050, 900 и 800° С она, соответственно, равна 100, 115 и 130° С. Температуру конца мартенситного превращения лежит выше комнатной температуры независимо от температуры нагрева под закалку.,Структура стали представляет собой мелкоигольчатый мартенсит без б-феррита. Сталь имеет удовлетворительные прочностные свойства при достаточном запасе пластичности вследствие пониженного содержания углерода непосред-

Повышение усталостной прочности при кратковременных перегрузках объясняется деформационным упрочнением, происходящим при пластических деформациях микрообъемов материала, сходным с упрочнением при наклепе. Установлено, что под действием пластических деформаций происходят упрочняющие процессы: разупорядочение кристаллических решеток; увеличение плотности дислокаций; измельчение кристаллических блоков и увеличение степени их разориентировки; зубчатая деформация поверхностей спайности в результате выхода пластических сдвигов на поверхность зерна и, как следствие, увеличение связи между зернами. Уменьшается растворимость С, О и N в а-железе; эти элементы выпадают из твердых растворов, образуя высокодисперсные карбиды, оксиды и нитриды в виде облаков, блокирующих распространение дислокаций. В закаленных сталях происходит распад остаточного аустенита, превращающегося в мелкоигольчатый мартенсит деформации.

У стальных деталей, подвергнутых ловерхностной закалке с низким отпуском, напряжения сжатия возникают также в результате происходящего при наклепе превращения остаточного аустенита в мелкоигольчатый мартенсит деформации.

4. Износ среднеуглеродистой стали с любой структурой и твердостью при трении с окислением не ниже, чем при трении без окисления, а при структуре мартенсита и троосто-мартенсита значительно выше. Вследствие этого наиболее предпочтительным является полное устранение условий, способствующих окислению при трении. При отсутствии окисления или его незначительном влиянии следует рекомендовать для увеличения износостойкости среднеуглеродистой стали закалку на мелкоигольчатый мартенсит с последующим низким отпуском.