Наследственно мелкозернистые

Из рис. 178 видно, что при температурах немного более высоких, чем критическая точка (Ас\), зерна аустенита у наследственно крупнозернистой стали больше, чем у наследственно мелкозернистой, а при температурах значительно более высоких

ность зерна аустенита к росту. Поэтому для определения зернистости необходимо знать зависимость размера зерна от температуры. Практически, однако, удобнее наследственную зернистость определять лишь размером зерна (соответствующим номером шкалы, рис. 182,а, • причем предварительно сталь должна быть нагрета до таких температур, при которых у наследственно мелкозернистой стали зерно еще не начнет расти (см. рис. 178), а у наследственно крупнозернистой стали уже вырастает.. Для обычных сортов конструкционной стали — эта температура 930°С. Стали, у которых при этой температуре номер зерна 1—4, принято считать наследственно крупнозернистыми, а стали с номером зерна 5—8 — наследственно мелкозернистыми.

Наследственно мелкозернистая сталь не склонна к перегреву, т. е. интенсивный рост зерен начинается при значительно более высокой температуре, чем у наследственно крупнозернистой. Поэтому интервал температур закалки у наследственно мелкозернистых сталей значительно шире, чем у наследственно крупнозернистых.

В наследственно мелкозернистой стали при нагреве до 950— 1000 С зерно увеличивается незначительно, однако при более высоком нагреве наступает бурный рост зерна (рис. 96, 2). В наследственно крупнозернистой стали, наоборот, сильный рост зерна наблюдается даже при незначительном перегреве выше Д1 (температуры

В наследственно мелкозернистой стали при нагреве до высоких температур (1000—1050°С) зерно увеличивается незначительно, однако при более высоком нагреве наступает бурный рост зерна. В наследственно крупнозернистой стали, наоборот, сильный рост зерна наблюдается даже при незначительном перегреве выше Act (рис, 107). Различная склонность к росту зерна определяется условиями раскисления стали и ее составом.

Рис. 107. Влияние температура нагрева на величину зерна аусгенита d^ наследственно крупнозернистой (1) и мелкозернистой (2) эвтектоидной (0,8% С) стали:

Кривая, обозначенная цифрой-/, относится к наследственно крупнозернистой стали. Зерна этой стали начинают сливаться и увеличиваться в размерах почти сразу после завершения превращения в аустевит.

Кривая, обозначенная цифрой 2, относится к наследственно мелкозернистой стали. Зерна этой стали сохраняют свои размеры на протяжении интервала температур от Лс3 до 900° С. При нагреве выше 900° С размеры зерен наследственно мелкозернистой стали начинают быстро увеличиваться, и при температуре около 1175° С (в данном конкретном случае) действительные размеры зерен наследственно крупнозернистой стали оказываются меньше размеров зерен наследственно мелкозернистой. Следовательно, наследственная зернистость стали определяет склонность к росту зерна аустенита при нагреве выше Ас3, но не величину действительного зерна.

Механические свойства стали (ударная вязкость, предел усталости и другие) зависят только от величины действительного зерна стали, т. е.< от размеров зерен, которые имеются в стали в данных конкретных условиях. Наследственная зернистость стали и величина начального зерна влияют косвенно, так как от них зависит размер действительного зерна. В конструкционной углеродистой стали из крупных зерен аустенита получаются при охлаждении крупные зерна феррита и перлита. Они являются действительным зерном стали при комнатной температуре. При правильном проведении режима термической обработки можно получить действительное мелкое зерно даже в наследственно крупнозернистой стали. В то же время при значительном перегреве выше Лс3 можно получить очень крупное зерно в наследственно мелкозернистой стали.

Из рис. 178 видно, что при температурах немного более высоких, чем критическая точка (Ac\), зерна аустенита у наследственно крупнозернистой стали больше, чем у наследственно мелкозернистой, а при температурах значительно более высоких

ность зерна аустенита к росту. Поэтому для определения зернистости необходимо знать зависимость размера зерна от температуры. Практически, однако, удобнее наследственную зернистость определять лишь размером зерна (соответствующим номером шкалы, рис. 182,а, причем предварительно сталь должна быть нагрета до таких температур, при которых у наследственно мелкозернистой стали зерно еще не начнет расти (см. рис. 178), а у наследственно крупнозернистой стали уже вырастает. Для обычных сортов конструкционной стали — эта температура 930°С. Стали, у которых при этой температуре номер зерна 1—4, принято считать наследственно крупнозернистыми, а стали с номером зерна 5—8 — наследственно мелкозернистыми.

Размер зерна, образовавшегося при нагреве до данной температуры, естественно, не изменяется при последующем охлаждении. Способность зерна аустенита к росту неодинакова даже у сталей одного марочного состава, вследствие влияния условий выплавки. Различают два предельных типа сталей по склонности к росту зерна: наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые.

Стали, раскисленные алюминием, наследственно мелкозернистые, так как в них образуются дисперсные частицы A1N, тормозящие рост зерна аустенита. Растворение этих частиц влечет за собой быстрый рост зерна. В двухфазных областях (например, в заэвтектоидных сталях) в интервале температур Ас\ — Аст (см. рис. 94, а) рост зерна аустенита сдерживается пера-створившимися карбидными частицами. Такое же сдерживающее влияние на рост зерна в доэвтектоид-иых сталях в интервале температур Ас±—Ас3 (рис. 94, а) оказывают участки феррита.

Прокаливаемость сердцевины должна обеспечить высокие механические свойства, особенно повышенный предел текучести, и твердость HRC 30—40. При циклических нагрузках сопротивление цементованных и нитроцемептованных деталей разрушению зависит от прочности сердцевины. Повышение прочности сердцевины способствует увеличению контактной прочности. Так, при твердости выше HRC 35 допустимые контактные напряжения при базе 107 циклов составляют 1900 МПа, а при твердости HRC 25—35 не превышают 1750 МПа. Однако сближение прочностных свойств слоя и сердцевины снижает уровень остаточных сжимающих напряжений на поверхности, а увеличение объема, претерпевающего фазовые и структурные превращения при термической обработке, повышает деформацию и коробление деталей после закалки. Оба фактора приводят к снижению предела выносливости деталей. Для получения высокого сопротивления хрупкому разрушению и возможности использования непосредственной закалки после цементации стали должны быть наследственно мелкозернистые (балл 6—10).

Для изделий, требующих высоких значений о„, ар и низкого порога хладноломкости (работающих при низких температурах с высокими скоростями приложения нагрузки и при наличии концентраторов напряжений), следует применять наследственно мелкозернистые спокойные стали, предпочтительно легированные никелем и молибденом.

По склонности к росту зерна различают два предельных типа сталей: наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые. Наследственное зерно, полученное в стандартных условиях технологической пробы, указывает лишь на то, что при нагреве до определенных температур наследственно крупнозернистая сталь приобретает крупное зерно при более низкой температуре, чем наследственно мелкозернистая сталь.

Различная склонность к росту зерна определяется условиями раскисления стали и ее составом. Стали, раскисленные алюминием, наследственно мелкозернистые, так как в них образуются дисперсные частицы A1N, тормозящие рост зерна аустенита, оказывая барьерное действие на мигрирующую границу зерен. Растворение этих частиц влечет за собой быстрый рост зерен. Тормозят рост зерен карбидо- и нитридообразующие элементы. Марганец и фосфор способствуют росту зерна.

Кипящая малоуглеродистая сталь более склонна к росту зерна, чем спокойная и полуспокойная. Поэтому сварные соединения кипящей стали имеют более широкий участок с крупным зерном, чем сварные соединения спокойной и полуспокойной стали. Наследственно мелкозернистые низколегированные стали, легированные молибденом, хромом и ванадием, имеют либо слаборазвитый участок с крупным зерном, либо такой участок отсутствует полностью. Объясняется это малой склонностью аустенита этих сталей к росту зерна. Очень силь-

По склонности к росту зерна различают два предельных типа сталей: наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые.

Стали, раскисленные алюминием, наследственно мелкозернистые, так как в них образуются дисперсные частицы A1N, тормозящие рост зерна аустенита, оказывая барьерное действие на мигрирующую границу зерен. Растворение этих частиц влечет за собой быстрый рост зерна.

По способности аустенитного зерна к росту все стали можно разделить на наследственно крупнозернистые и наследственно мелкозернистые.

Кипящая малоуглеродистая сталь склонна к росту зерна, поэтому сварные соединения кипящей стали имеют более широкий участок с крупным зерном, чем сварные соединения спокойной и полуспокойной стали. Наследственно мелкозернистые низколегированные жаропрочные стали имеют либо слабо развитый участок с разросшимся зерном, либо этот участок отсутствует полностью. Объясняется это низкой склонностью к росту зерна аустешита. Очень сильный рост зерна в околошовной зоне наблюдается у хромистых нержавеющих сталей ферритного класса.