Остаточным аустенитом

Гибкие металлические рукава, сильфоны и компенсаторы в процессе эксплуатации воспринимают изгибающие и осевые нагрузки от перемещений, а также нагрузки от давления перекачиваемой среды. Компенсаторы, кроме того, эксплуатируются в сложных условиях повышенных температур и действия механических нагрузок за счет внутреннего давления продукта, температурных и монтажных деформаций соединяемых ими жестких трубопроводов. В результате в наиболее нагруженных (в том числе и остаточными напряжениями технологического происхождения) участках гофрированной оболочки- (выступы и впадины гофр) создаются упругопластические деформации, которые вследствие изменяющихся условий эксплуатации носят переменный характер. Долговечность этих конструкций при указанных условиях ограничивается малым числом циклов нагружения, характерным для малоцикловой усталости (менее 105). Учитывая, что ГМР, компенсаторы и сильфоны используются в различных отраслях промышленности для транспортирования самых разнообразных жидких и

Напряжения, которые сохранились в детали в результате охлаждения, называются остаточными напряжениями.

Рассматривая сварные соединения с остаточными напряжениями, достигающими предела текучести от, формулу (4.3) можно представить в следующем виде:

сматривать узлы с меньшими остаточными напряжениями и равномерно распределять напряжения по всему сечению.

Латуни в наклепанном состоянии или с высокими остаточными напряжениями и содержание >20 % Zn склонны к коррозионному («сезонному») растрескиванию в присутствии влаги, кислорода, аммиака. Для предотвращения растрескивания латуни указанных составов отжигают при 250—300 °С (рис. 168, а).

гок граничащих блоков атомы смещаются из определенных кристаллических решеток и занимают промежуточное положение Такие искажения кристаллической решетки называют, по Н. Н. Да-виденкову, искажениями (остаточными напряжениями) третьего рода (о,,,).

Усталостное разрушение является результатом многократно повторных быстро чередующихся упругих и пластических деформаций, распределяющихся в силу неоднородности материала неравномерно по объему детали. Первичные повреждения возникают в микрообъемах, неблагоприятно ориентированных относительно действию нагрузки, пред-напряженных остаточными напряжениями и ослабленных местными дефектами. Постепенно накапливаясь и суммируясь, локальные повреждения дают начало общему разрушению детали.

В деталях, подвергающихся симметричному знакопеременному изгибу (коэффициент амплитуды а = 1), при котором поверхностные слои периодически испытывают напряжения растяжения и сжатия, наложение напряжений сжатия снижает коэффициент амплитуды, что, как известно, повышает предел выносливости (см. рис. 164). Коэффициент амплитуды дя* поверхностного слоя с остаточными напряжениями сжатия «г^ равен

Это связано с тем, что даже однократное превышение максимальным напряжением временного сопротивления вызывает разрушение, а для чугуна это также связано с остаточными напряжениями и неоднородной структурой.

Это объясняется: а) концентрацией напряжений (связанной с геометрией стыка, сварочными дефектами, а для фланговых и косых угловых швов — совместной работой с соединяемыми элементами); б) остаточными напряжениями; в) литейной структурой шва, изменением структуры металла около шва и выгоранием легирующих компонентов.

Значительная часть выходов из строя зубчатых передач связана с погрешностями изготовления, шлифовочными при-жогами и трещинами, остаточными напряжениями растяжения зуба у переходной кривой зуба при закалке ТВЧ, обезуглероживанием поверхностного слоя и т. д. В особо напряженных колесах избегают шлифования переходной зоны после термообработки. Для этого колеса нарезают специальным инструментом с протуберанцем.

Типичная структура мартенсита закаленной стали имеет характерный игольчатый вид (рис. 209). Аустенит, который существует при нормальной температуре наряду с мартенситом, называется остаточным аустенитом. Так как в стали, структура которой показана на рис. 209, а, аустенита мало, то все поле зрения заполнено иглами мартенсита. При наличии значительных количеств остаточного аустенита (практически бо-

игл (пластин) мартенсита велика: одна пластина возникает за 0,02 сек. Температура мартенситного превращения не зависит от скорости охлаждения (см. рис. 83). Превращение аустенита в мартенсит не заканчивается при температуре Мн, а продолжается по мере дальнейшего охлаждения в интервале Мн — Мк температур (Ми и Мк — соответственно температуры начала и конца превращения). Однако и при охлаждении ниже точки Мк еще остается некоторая часть аустенита; такой сохранившийся после закалки аустенит называется остаточным аустенитом. Как показал А. П. Гуляев, чем больше углерода в стали, тем интервал М„ — Мк температур имеет более низкие значения и тем он шире. Таким образом, количество остаточного аустенита в стали после закалки тем больше, чем больше углерода содержит сталь. Например, сталь, содержащая более 0,6% С, не превращается при закалке целиком в мартенсит; при 20° С ~Ъна содержит некоторое количество аустенита, уменьшающего твердость и магнитные свойства закаленной стали. Для устранения остаточного аустенита такую сталь обрабатывают холодом (поскольку мартенситное пре-

Примеры выявления структуры путем интерференции слоя напыления приводят Пепперхофф и Бюлер [65]. Диэлектрический слой из ТЮ2 обладает высоким показателем преломления (и = 2,6), который позволяет исследовать металлические фазы. Напыляют такую толщину слоя, которая бы окрашивала металлическую поверхность в пурпурный цвет. Минимум интерференции лежит в желто-зеленой области спектра, в которой глаз обладает максимальной чувствительностью к разделению. В образцах с мартенситом и остаточным аустенитом в стали с содержанием 1% С и 1% Мп (1150°С, 1 ч, ледяная вода), с мартенситом на границах зерен хромоникелевой стали 18/10 (1300° С v 15 мин, вода + 650° С 10000ч, воздух), а также на образцах мартенсита в сплаве железо — никель с 33% №(—196° С, 10 мин) после напыления ТЮ2 благодаря интерференции напыленного слоя были различимы структурные составляющие (независимо от их числа), расположенные одновременно рядом друг с другом. Разграничение фаз обычным травлением в данном случае невозможно. При интерференционном выявлении поверхность шлифа не изменяется, так как химического взаимодействия не происходит. Поэтому различные структурные составляющие реально воспроизводятся по величине и форме. На образце феррохрома с содержанием 70% Сг и 4,9% С (500° С, 250 ч, воздух) при напылении ТЮ2 четко разделены светлый твердый раствор Fe — Сг и светло-серый Ме23С6, а также темный гексагональный Ме7С23. На мартенсите стали с содержанием 1,5% С и 1% Мп (1150° С, 1 ч, ледяная вода + 100° С, 1 ч,воздух + 180°С,1 ч, воздух) после напыления ТЮ2и исследования в поляризованном свете (+N) вследствие магнитооптического эффекта Керра была обнаружена ферромагнитная структура [65]. Этот способ позволяет очень хорошо распознавать различные структурные образования в кубическом и тетрагональном мартенсите.

Неразрушающий контроль слоев, упрочненных химико-гермической обработкой, требует еще больших усилий, чем контроль качества термообработки. Нужно учитывать глубину слоя, характер распределения диффузионного элемента, наличие различных включений, их дисперсность и распределение по глубине, количество аустенита, величину и характер распределения сжимающих напряжений. В тонких поверхностных слоях высоколегированных сталей встречаются зоны с обедненным мартенситом, тростомартенситом, грубоигольчатым мартенситом и остаточным аустенитом. Эти зоны уменьшают сопротивляемость сталей рабочим нагрузкам. Отмечались случаи уменьшения на 15—20% пределов циклической прочности из-за наличия грубоигольчатого мартенсита и перегретых структур у стали 20Х2НЧА. При наличии обеднения углеродом или остаточного аустенита на поверхности детали возможны растягиваю-

Обработка холодом стальных деталей необходима в том случае, если они изготовлены из закаленных сталей, содержащих в структуре остаточный аустенит. Существуют данные о благоприятном влиянии на стали с остаточным аустенитом многократных (например, шестикратных) охлаждений ниже нуля с промежуточным отпуском. Смысл такой обработки (для изделий особенно высокой степени точности) может заключаться в обеспечении полного превращения остаточного аустенита, так как глубокое охлаждение, как правило, все же не приведет к окончательному устранению этой фазы из структуры закаленной стали. Применение обработки холодом для деталей из стали в отожженном состоянии или из закаленной, но не содержащей в структуре остаточного аустенита, нецелесообразно.

1. Закалка из цементационного ящика, дающая структуру твёрдого слоя с остаточным аустенитом (в высоколегированных сталях), хорошо сопротивляющуюся контактным напряжениям. При закалке из ящика следует применять стали, которые не становятся крупнозернистыми при температуре науглероживания. Недостаток этого вида термообработки состоит в повышенном короблении при закалке с высокой температуры (которую можно несколько снизить путём охлаждения в ящике до АГЗ).

Термическая обработка для получения ковкого чугуна типа 4 заключается в полном проведении первой стадии графитизации, после-дующей закалке и отпуске при темпе- wo ратуреббО—700° С » (фиг. 103, е). После проведения первой стадии графитизации устанавли- ,с вается равновесие аустенит — углерод отжига. При последующем быстром охлаждении в основной металлической массе происходят превращения, аналогичные превращениям в стали при её закалке. В зависимости от условий охлаждения (температура закалки, охлаждающая среда) могут быть получены следующие структуры основной металлической массы: мартенсит с остаточным аустенитом, мартенсит, мар-

5.Результаты расчета рентгенограммы мартенсита с остаточным аустенитом

остаточным аустенитом

Учитывая изложенные выше нежелательные явления, связанные с остаточным аустенитом, А.П.Гуляев в 1937г. предложил обработку холодом. Сущность этой обработки состоит в том, что для устранения остаточного аустенита после обычной закалки изделие помещают в холодильную камеру с температурой, равной или близкой к точке Мк обрабатываемой стали (обычно около -80 °С). При этом продолжается мартенситное превращение, и она приобретает структуру мартенсита с минимальным количеством неизбежно сохраняющегося остаточного аустенита.

Типичная структура мартенсита закаленной стали имеет характерный игольчатый вид (рис. 209). Аустенит, который существует при нормальной температуре наряду с мартенситом, называется остаточным аустенитом. Так как в стали, структура которой показана на рис. 209,а, аустенита мало, то все поле зрения заполнено иглами мартенсита. При наличии значительных количеств остаточного аустенита (практически бо-