Мартенсита мартенсит

не обеспечивает максимума механических свойств. Так, предел усталости стали с полумартенситной структурой после высокого отпуска (HRC35) на 15—20 % ниже, чем у стали со структурой, состоящей из 90—95 % мартенсита. Поэтому часто прокаливаемость определяют по глубине закаленного слоя со структурой 95 % мартенсита. Критический диаметр для 95 % мартенсита примерно на 25 % меньше критического диаметра, определенного но полумартенситной зоне. Полная прокаливаемость на структур из 99,9 % мартенсита составляет ~50 °» от полумартенситной.

Термообработка Количество мартенсита, % Критический диаметр, мм

Количество мартенсита, Критический диаметр, мм

Количество мартенсита, Критический диаметр, мм

Термообработка Количество мартенсита, % Критический диаметр в масле, мм [50]

Термообработка Количество мартенсита, % Критический в масле, диаметр мм

Количество мартенсита, % Критический диаметр, мм

* Количество мартенсита, % Критический диаметр, мм

Количество мартенсита, % Критический диаметр, мм f

Количество мартенсита, % Критический диаметр в масле, мм

Количество мартенсита, % Критический диаметр, мм Твердость, НКСэ Расстояние от охлаждаемого торца, мм

В результате обработки холодом при —70°С (после закалки с 1000°С структура состоит из 40% мартенсита, 60% аустенита. Механические свойства при этом следующие: ап=1!0 кгс/мм2; a0i2=90 кгс/мм2; б ==25%; г) = 60%; ан =15 кгс-м/см2. Отпуск при 500°С (после закалки и обработки холодом)

создаст структуру, состоящую из 40% мартенсита (мартенсит состаренный, однако выделяющаяся фаза не обнаруживается) и 60% аустонита. ЛАеха-пические свойства при этом следующие: о,, = 130 кгс/мм2: (То2=!Ю кгс/мм-; 6 = 20%; г> = 50%; он, ='Ю кгс-м/см2.

Природа мартенсита. Мартенсит является частично упорядоченным пересыщенным твердым раствором внедрения углерода в а-железе. Если в равновесном состоянии растворимость углерода в а-железе

Аустенитные стали имеют, как правило, однофазную микроструктуру. Основными исключениями являются присутствие б-феррита (при наличии в достаточном количестве стабилизирующих его элементов, таких как хром, кремний или титан) и образование (в некоторых сталях) индуцированного деформацией мартенсита. Мартенсит может быть представлен или о. ц. к. «'-фазой, или г. п. у. е-фазой, или обеими фазами вместе в зависимости от стали. Согласно некоторым данным присутствие б-фазы повышает стойкость против КР [66, 91, 96], хотя этот вывод мог быть более однозначным, если бы одновременно были исследованы и стали без феррита [66, 91]. При испытаниях в водороде, где основным эффектом является уменьшение параметра относительного сужения, наличие б-феррита влияет на морфологию разрушения: растрескивание происходит по границам аустенита и б-фазы [97]. В сталях 304Z, и 309S такое изменение морфологии разрушения не сопровождалось дополнительным уменьшением относительного сужения по сравнению со сплавом без феррита [72, 97, 98]. Можно предположить, что б-феррит способен оказывать влияние на распространение трещины либо как менее «растрескивающаяся» фаза, либо как фаза, в которой затруднен процесс электрохимического заострения вершины трещины (этот процесс будет более подробно рассмотрен в дальнейшем) [60, 64]. Поскольку при испытаниях в водороде этот процесс не происходит, в этих условиях (потери вязкости) роль б-феррита должна быть другой.

Образование а' и е-мартенсита часто предлагалось считать определяющим признаком восприимчивости аустенитных сталей к растрескиванию под воздействием среды. Однако еще в обзоре [99] были приведены убедительные доводы против того, чтобы отводить мартенситу слишком важную роль в КР. Аналогичным образом считаются преувеличенными и предположения о большом значении мартенсита при водородном охрупчивании [39, 72, 74, 84, 100, 101], Существует довольно общая корреляция между стабильностью аустенита и склонностью к КР и разрушению, индуцированному водородом, хотя известно и много исключений.

Указывалось [100], что эта приближенная корреляция обусловлена, очевидно, другой корреляцией — между стабильностью аустенита и ЭДУ. Последняя в свою очередь связана с участием дефектов упаковки (являющихся посредниками при формировании а'-фазы [103]) в образовании е-мартенсита [102]. Следует учесть, однако, что водород не способствует образованию мартенсита [104] и что согласно рассмотренным выше данным чувствительность к КР и водородному охрупчиванию имеет тенденцию к более общей корреляции с планарностью скольжения, а не только с ЭДУ. Важным примером служит поведение азота, который усиливает восприимчивость к растрескиванию, не изменяя величины ЭДУ. Таким образом, образование мартенсита не является ни необходимым, ни достаточным условием для КР или водород-

Природа мартенсита. Мартенсит является упорядоченным пересыщенным твердым раствором внедрения углерода в а-желеае. Если в равновесном состоянии растворимость углерода в сх-железе при 20 °С не превышает 0,002 %, то его содержание в мартенсите может быть таким же, как в исходном аустените, т.е. может достигнуть 2,14 %.

Атомы углерода занимают октаэдрические поры вдоль оси [001 j в решетке ос-железа (мартенсита) и сильно ее искажают. Мартенсит имеет тетрагональную решетку (рис. 117, а), в которой один период «сз больше другого — «а». При увеличении содержа-

разрушению объясняется пластичностью и вязкостью безуглеродистого мартенсита («мартенсит замещения»).

Сталь закаливают на воздухе от 820—850 °С. Нагрев до более высоких температур ведет к росту зерна и снижению пластичности. После закалки сталь состоит из безуглеродистого массивного (реечного) мартенсита, имеющего наряду с низкой прочностью хорошие пластичность и вязкость: ав = 1100-=-1200 МПа; со,2 = 950ч-1100 iMIla; б = 184-20 %; i) = 70-4-80 % и KCU = = 2,0—2,5 МДж/м2. Таким образом, характерной особенностью безуглеродистого мартенсита являются высокие пластичность и вязкость. В закаленном состоянии мартенситно-стареющие стали сравнительно легко обрабатываются давлением, резанием и хорошо свариваются. Стали обладают хорошей прокаливаемостью, и при закалке деформации изделий незначительны.

Мартенсит — очень твердая и прочная структура. Он тверже и прочнее бейнита. Но пластические свойства его низки, особенно ударная вязкость. В мартенсите имеются высокие остаточные напряжения, возникшие вследствие увеличения удельного объема в результате превращений и не устраненные из-за низкой пластичности мартенсита.