Малоугловыми границами

а — после одинарно»» обработки, малоуглеродистый мартенсит; б — после двойной обработки, мартенсит+феррит

Структура стали 18Х2Н4ВА после обычной для этой стали термической обработки, т. е. после закалки и отпуска при низкой температуре (малоуглеродистый мартенсит), приведена на рис. 298,6.

Для очень крупных роликовых подшипников диаметром от 0,5 до 2 м (и для колец, и для роликов) применяют сталь 20Х2Н4А (состав см. в табл. 30). Ролики и кольца, изготовленные из этой стали, подвергают цементации на очень большую глубину (глубина цементации 5—6 мм, продолжительность цементации 120—160 ч) и затем сложной термической обработке, в конечном итоге приводящей к структуре: «а поверхности — мартенсит-)-карбиды, в центре — малоуглеродистый мартенсит.

В начале этого превращения происходит диффузионное перераспределение углерода в аустените (рис. 114), что приводит к образованию в нем объемов, обогащенных и обедненных углеродом. Участки ау-стенита с низким содержанием углерода, у которых точка Ма лежит в области температур промежуточного превращения (см. рис. 112), претерпевают у ~> «-превращение по мартенситному механизму. Образующийся малоуглеродистый мартенсит тут же отпускается при температурах промежуточной области с образованием бейнитной структуры. В объемах аустенита, обогащенных углеродом, если их пересыщение высокое, в процессе изотермической выдержки могут выделяться частицы карбидов (рис. 114). Это, естественно, приведет к обеднению *гнх участков аустенита углеродом и к протеканию в них превращения по мартенсптному механизму Мартепоитныи механизм образования а-фазы и обусловливает ее игольчатую структуру п по

Эффективность применения указанных технологических приемов для сглаживания электрохимической гетерогенности сварного соединения во многом зависит от способности основного металла и релаксации остаточных напряжений. В этом направлении представляются весьма перспективными малоуглеродистые стали мар-тенситного класса, обладающие высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью, например, сталь 07ХЗГНМ (0,1% С; 3,0% Сг; 0,8—1,2% Ni; 0,3—0,35% Mo). Малоуглеродистый мартенсит этой стали имеет тонкую субмикроструктуру, состоящую из пакетов параллельных пластин с высокой плотностью дислокаций, обеспечивающей высокие прочностные характеристики (ав = 1150 МПа, а0]2 = 900 МПа). Однако низкое содержание углерода (от 0,05 до 0,1%) обусловливает сохранение подвижности значительной доли дислокаций, образующихся в процессе 7 -* «-превращения, и облегчает релаксацию напряжений путем микропластических деформаций. Релаксации напряжений способствует высокая температура начала мартенситного превращения (480 °С и выше). Сталь имеет низкую критическую скорость закалки. Она закаливается с прокатного нагрева, сохраняя при этом высокие технологические свойства (б = 20%, at20 = - 130 Дж/см2, а?° = 80 Дж/см2).

Мартенсит малоуглеродистых сталей (0,1—0,2% С), особенно легированных, отличается заметно более высокой прочностью и твердостью по сравнению с этими свойствами малоуглеродистой стали с обычной структурой, состоящей из феррита и малых количеств перлита — при достаточно высокой пластичности и ударной вязкости. Поэтому стали со структурой, содержащей малоуглеродистый -мартенсит, применяют в котлостроении, что будет более подробно освещено в разделах о легированных сталях.

~2 нм (~20 А). Малоуглеродистый мартенсит, содержащий 0,1% С, двойников не содержит и имеет преимущественно не пластинчатую, а игольчатую форму.

д — после одинарнойй обработки, малоуглеродистый мартенсит; б — после двойной обработки, мартенсит+феррит

Структура стали 18Х2Н4ВА после обычной для этой стали термической обработки, т. е. после закалки и отпуска при низкой температуре (малоуглеродистый мартенсит), приведена на рис. 298,6.

Для очень крупных роликовых подшипников диаметром от 0,5 до 2 м (и для колец, и для роликов) применяют сталь 20Х2Н4А (состав см. в табл. 30). Ролики и кольца, изготовленные из этой стали, подвергают цементации на очень большую глубину (глубина цементации 5—6 мм, продолжительность цементации 120—160 ч) и затем сложной термической обработке, в конечном итоге приводящей к структуре: на поверхности — мартенсит+карбиды, в центре — малоуглеродистый мартенсит.

В начале этого превращения происходит диффузионное перераспределение углерода в аустените (рис. 114), что приводит к образованию в нем объемов, обогащенных и обедненных углеродом. Участки ау-стенита с низким содержанием углерода, у которых точка Мя лежит в области температур промежуточного превращения (см. рис. 112), претерпевают у ~* «-превращение по мартенситному механизму. Образующийся малоуглеродистый мартенсит тут же отпускается при температурах промежуточной области с образованием бейнитной структуры. В объемах аустенита, обогащенных углеродом, если их пересыщение высокое, в процессе изотермической выдержки могут выделяться частицы карбидов (рис. 114). Это, естественно, приведет к обеднению этих участков аустенита углеродом и к протеканию в них превращения по мартенситному механизму, Мартенситный механизм образования а-сЬазы и обусловливает ее игольчатую структуру и по-

'Зерна разделяют так называемые большеугловые границы; а соседствующие зерна, не сильно отличающиеся ориентацией в пространстве, разделяются малоугловыми границами, в этом случае зерна характеризуются стремлением к объединению, слиянию.

Следующая стадия — полигонизация, под которой понимают фрагментацию кристаллитов на субзерна (полигоны) с малоугловыми границами; происходит при нагреве до более высоких температур.

Полигонизация — процесс образования разделенных малоугловыми границами субзерен. Полигонизация представляет собой развитие возникшей при пластической деформации ячеистой структуры. Размытые, объемные сплетения дислокаций вокруг ячеек становятся более узкими и плоскими и превращаются в субграницы, а ячейки — в субзерна. Процесс развивается при температурах более высоких, чем температура отдыха. Субграницы образуются в результате поперечного скольжения и переползания дислокаций в направлении достройки или сокращения экстраплоскостей. Хаотически распределенные дислокации выстраиваются в вертикальные стенки. Тело субзерен практически очищается от дислокаций. Решетки соседних субзерен получают небольшую разориентиров-ку (до нескольких градусов). Скорость полигонизации контролируется относительно медленной скоростью переползания дислокаций, которая определяется скоростью перемещения вакансий. Примеси, образующие на дислокациях облака Коттрелла, тормозят полигонизацию. Субзерна при продолжительной выдержке и повышении температуры склонны к коалесценции, т. е. укрупнению. Движущей силой в этом случае служит разность энергий субграниц до и после коалесценции. При дальнейшем повышении температуры получает развитие процесс первичной рекристаллизации.

В сечении у деформационные полосы располагаются под углом 45° к направлению оси образца (рис. 1.27). В сечениях х и z ориентация их перпендикулярна направлению оси образца. Анализ деформационных картин указывает на формирование малоугловых поверхностей раздела (рис. 1.26). Таким образом, можно считать, что после одного прохода при РКУ-прессовании чистого А1 формируется вытянутая субзеренная структура с малоугловыми границами зерен. Увеличение числа проходов вплоть до четырех обеспечивает постепенное превращение субзеренных границ в больше-угловые зеренные границы, но это происходит только при маршруте В (рис. 1.27), а при маршрутах А (рис. 1.28) и С (рис. 1.29) структура остается преимущественно субзеренной.

ведение обычной холоднодеформированной Си. Для установления причин этих различий усталостного поведения Си после РКУ-прессования специальное исследование было проведено недавно в работе [379]. Как отмечалось выше в гл. 1, в зависимости от режимов РКУ-прессования могут быть получены различные типы наноструктур, существенно отличающиеся однородностью по образцу и разориентировкам формирующихся зерен. Этот подход был использован в [379], где было изучено сравнительное поведение двух видов образцов РКУ Си. Одного -7- с весьма однородной ультрамелкозернистой, а другого — с наличием полосовых структур, где зерна были удлинены и присутствовали фрагменты с малоугловыми границами. Усталостные испытания показали, что в первом образце при постоянной амплитуде деформаций наблюдается стадия циклического насыщения, а во втором образце — циклическое разупрочнение. Значительно различались также значения параметра энергии Ваушингера, а также картины локализации деформации и поверхностной морфологии. Полученные результаты демонстрируют существенное влияние типа наноструктур, формирующихся при интенсивных деформаициях, на усталостное поведение и этот вопрос требует дальнейших исследований.

совпадающему с осью изгиба. Анализ дифракционных пятен показывает, что ось разворота блоков, образовавшихся при полиго-низации, также совпадает с направлением [230]. Таким образом, в результате отжига образовались полигональные границы наклонного типа. Однако характер дифракционных пятен от кристаллов, предварительно деформированных с электрополировкой и без нее, различен. В кристалле, деформированном без электрополировки в процессе изгиба, полигональные стенки образуются в виде коротких темных, иногда плохо различимых линий, направленных вдоль оси изгиба кристалла (рис. 2, а, б). Как видно из рис. 2, в, г, на топограммах от кристалла, деформированного в процессе электрополировки, наблюдается субструктура двух порядков — крупная ростовая структура, разделенная широкими малоугловыми границами, и полигональная субструктура 2-го порядка. Полигональные границы разбивают ростовые субзерна на мелкие блоки, вытянутые вдоль оси изгиба кристалла, при этом малоугловые границы четкие, прямолинейные, проходящие

В процессе деформации наряду с дроблением зерен на области, разделенные дислокационными стенками и малоугловыми границами, происходит также сложная упругая деформация зерен в целом и отдельных блоков. Эта упругая деформация может быть вызвана и действием соседних зерен, и образованием избыточных дислокаций одного знака внутри блоков при деформации.

когда весь его объем разбит малоугловыми границами на отдельные

рекомбинируют с малоугловыми границами, разделяющими от-

Таким образом, основные структурные изменения при возврате— уменьшение концентрации вакансий и перераспределение дислокаций — можно свести к двум стадиям: без образования субструктуры (отдых) и с образованием субструктуры с малоугловыми границами (полигонизация). Разумеется, такое деление является условным и возможно наложение'стадий. В не-

'Зерна разделяют так называемые болынеугловые границы; а соседствующие зерна, не сильно отличающиеся ориентацией в пространстве, разделяются малоугловыми границами, в этом случае зерна характеризуются стремлением к объединению, слиянию.