Остаточного аустеннта

закалке уменьшаются: объемные изменения вследствие присутствия большего количества остаточного аустеиита и возможности самоотпуска мартенсита; коробление в результате того, что мартенсит-пое превращение протекает почти одновременно во всех участках изделия; опасность появления трещин.

1 По ГОСТу 4543—61. 2 Высокий отпуск после цементации рекомендуется применять для понижения устойчивости остаточного аустеиита в цементованном слое, получения более равномерной твердости после закалки и уменьшения коробле! ия. 3 Механические свойства определялись на образцах из стали состава (в %): 0,25 С: 1,03 Мп; 1,45 Сг; 0,99 Ni; 0,08 Ti.

Основные достоинства углеродистых сталей — получение высокой твердости в поверхностном слое при сохранении вязкой сердцевины. Это в ряде случаев обеспечивает минимальную поводку инструмента и повышение его механических свойств; низкую твердость в отожженном состоянии НВ 1800—2000 МПа, позволяющую использовать высокопроизводительные методы изготовления инструмента (накатку, насечку); закалку с низких температур (770—820 °С); получение после закалки малых количеств остаточного аустеиита, что обеспечивает им повышенное сопротивление пластической деформации; сохранение чистой поверхности при закалке вследствие охлаждения в воде, что упрощает очистку инструментов; низкую стоимость.

Рис. 9. Влияние легирующих элементов в стали с 1% С на их температуру мартенситцого превращения — положение точки М(а) и количество остаточного аустеиита N(6) при изотермическом распаде

Микроструктура этих сплавов состоит из матрицы с выделившимися двойными карбидами (Fe, W)(iC. При повышенных содержаниях углерода образуется еще и сложный карбид (Fe, W)23Ce. Структура наплавленного металла состоит из выделившихся первичных и доэвтектоидных карбидов, мартенсита и бейнита, а также некоторого количества остаточного аустеиита. В зависимости от скорости охлаждения количественное соотношение отдельных составляющих, может изменяться.

а. Образование. С увеличением скороста охлаждения мстастабилышй аустеиит может быть переохлажден до точки Ж. (см_ 1.9.fi.2). b этих условиях при больших перс-охлаждениях аустенитная решетка бездиф-фузионно препращается и тетрагонально искаженную о. ц. к. решетку мартенсита. Атомы углерода занимают определенные позиции в тетрагональной решетке. Процесс мартенситного превращения происходит с большой скоростью и связан с увеличением объема. Б результате возникают большие внутренние напряжения, которые противодействуют полному протека^ нию процесса превращения (всегда сохраняется некоторое количество остаточного аустеиита).

* За исключением остаточного аустеиита 4—970

Для измерительного инструмента чрезвычайно важным является абильность во времени размеров и формы (рис 232) В закаленном отпущенном состояниях в стали протекают процессы, вызывающие змерные изменения К таким процессам относятся релаксация оста чных макроскопических напряжении дальнейший распад мартенсита уменьшением тетрагональное™ его кристаллической решетк! мартен тноё превращение остаточного аустеиита В закаленной стали все и процессы идут значительно интенсивнее чем после отпуска Вместе тем низкотемпературный отпуск практически не изменяет количества статочного аустенита Для уменьшения его содержания применяют ногократное охлаждение до —70 °С с последующим отпуском при О—125 °С В ряде случаев рекомендуется шестикратное повторение работки холодом и отпуска при этом количество остаточного аусте та уменьшается в несколько раз

же уменьшения деформации целесооб- ,^ разно сохранять значительное количе- g ство остаточного аустеиита (до 20— ° 25 %). Однако уменьшение твердости в инструмента, работающего со значи- к тельными ударными нагрузками, до- н Температура, «С &• в1 о см •ф (М . 10 -Оо оо Г1 ° СО LO СМ о о ОЮ — СМ см о 2 10 Й + инструмента

Рис. 82. Зависимость величины блоков О мартенсита, количества углерода К, растворенного в мартенсите и остаточном аустените, и количества остаточного аустеиита стали ШХ15 от температуры закалки: / — прокаливаемость при закалке с 850° С (режим Л); 2 — то же, при закалке с 1150° С с подстуживанием до 850° С (режим Б); 3,4 — величина блоков D в образцах после обработки соответственно по режимам А и 6; 5, 6 — количество углерода, ->зафиксированного в мартенсите образцов после обработки соответственно по режимам А и Б; 7, 8 — то же, в остаточном аустените

Типичная структура закаленной стали — мартенсит и остаточный аустенит, которые являются неравновесными фазами. Переход стали в более устойчивое состояние должен сопровождаться распадом мартенсита и остаточного аустенита с образованием структуры, состоящей из феррито-карбидной смеси. Характер и скорость распада мартенсита и остаточного аустеиита обусловлены температурой нагрева при отпуске.

Необходимую высокую твердость стали типа Х12 можно получить, закаливая ее от высоких температур (1,150°С) в масле и получая, следовательно, большое количество остаточного аустенита, а затем путем обработки холодом и отпуска добиваться разложения остаточного аустеннта и получать высокую твердость (>HRC 60). Такой метод обработки на так называемую вторичную твердость, применяемый для быстрорежущей стали, принят и при обработке высокохромистых сталей. Но чаще сталь типа Х12 закаливают с температур, дающих наибольшую твердость после закалки (от 1050-—107,5°С) и последующего низкого отпуска (при 150-н180°С). Твердость в обоих случаях • одинаковая (H-RC 61—63), но в первом случае сталь обладает более высокой красностойкостью, а во втором — большей прочностью.

Сталь ХВГ прокаливается в крупном профиле: диаметром до 60 — 70 мм применяется для крупных протяжек. Однако некоторые плавки стали ХВГ имеют пониженную прокаливаемость: до 30 — 40 мм и не обеспечивают необходимых свойств в крупных инструментах. Другие недостатки стали ХВГ: повышенная карбидная неоднородность, что усиливает выкрашивание рабочей кромки и пониженное сопротивление пластической деформации, выражающееся в преждевременном затупле-нии лезвия инструмента и вызываемое сохранением при закалке излишне большого количества остаточного аустеннта.

вратнть появление в структуре стали большого количества остаточного аустеннта, снижающего прочность, или б-феррита, уменьшающего пластичность сталей.

Двухкратный отпуск можно применять для сталей с небольшой устойчивостью остаточного аустеннта. Быстрорежущие стали с большой устойчивостью остаточного аустенита требуют трех- и даже четырехкратного отпуска.

Высокопрочные стали с повышенной ударной вязкостью (6Х4М2ФС, 6Х6ВЗМФС и 7ХГ2ВМФ) относятся к мартенснтному классу и звтектоид-ной группе (см. табл. 34). Стали имеют небольшое количество избыточных карбидов н характеризуются нх равномерным распределением, вследствие чего почти полностью отсутствует анизотропия деформации в прокате сечением до 100 мм. В сталях 6Х4М2ФС и 6Х6ВЗМФО основной карбид Л^зСд, а в стали 7ХГ2ВМФ избыточными являются карбиды М3С н МС. Благодаря малой объемной доле карбидной фазы износостойкость сталей пониженная. Прокалнваемость сталей высокая (до 100 мм при охлаждении на воздухе н до 150—200 мм при охлаждении в масле). Вследствие сохранения повышенного количества остаточного аустеннта после закалки (до 18—20 %) стали мало деформируются, но чувствительны к образованию шли-

растворе сохраняется высокое содержание вольфрама Последний интенсивно выделяется из твердого раствора в виде карбида MesC при температурах отпуска выше 600 °С, что обусловливает потерю красностойкости при этих температурах Кроме процесса карбидообразования на свой ства стали существенно влияет превращение остаточного аустеннта в мартенсит Как отмечалось ранее (см гл IX, п 3), при нагреве закаленной быстрорежущей стали до

Важным результатом применения термоциклической обработки и других видов комбинированной закалки является сохранение в закаленных сталях некоторого количества остаточного аустеннта [24], благодаря чему удается повысить пластичность и вязкость сталей, особенно при криогенных температурах [38], увеличить сопротивление ударно-циклическому нагруженшо [24].

Рис. 53. Влияние легирующих элементов на температуру начала уЕртене^гного превращения и количество остаточного аустеннта. Слаль ci%C (поданным В, Д. Са-довекиго и др.)

Наличие в структуре закаленной стали остаточного аустеннта оказывает иногда благоприятное влияние на эксплуатационные свойства (см., например, [22]), однако повышение его количества не всегда допустимо из соображений размерной стабильности. Следует учитывать, что в ряде случаев может использоваться лишь первоначальное, технологически выгодное повышенное содержание остаточного аустенита: после отпуска, в особенности выше 200° С, его количеств уменьшается при одновременном изменении соотношения удельных объемов.

Клапанные пластины компрессоров и другие элементы из стали 30X13 подвергают отпуску при 400е С. Для изделий из стали 95X18 применяют отпуск при 200—300° С. В сталях 30X13, 40X13, 95X18 после закалки может сохраняться некоторое количество остаточного аустеннта, тем большее, чем выше содержание углерода в стали. Для превращения остаточного аустеннта в мартенсит сталь после закалки подвергают обработке холодом. Изделия из хромистых сталей мартенситного класса не рекомендуется отпускать при 450—550° С, так как при этом происходит снижение ударной вязкости в результате необратимой отпускной хрупкости.

Для пружин из стали I и II классов (ГОСТ 9389—75) рекомендуются следующие режимы отпуска, проводимого после навивки или гибки: нагрев при 175° С 2 ч или при 220—300° С 1 ч, или при 350° С 15 мин в электрических печах, в масляных или соляных ваннах. Для пружин (плоских спиральных или относительно слабо изогнутых, изготовляемых из термически обработанной ленты, отвечающей группам прочности Щ, 2П, ЗП) после их вырубки для снятия внутренних напряжений, а также для дополнительного распада остаточного аустеннта, который может сохраняться в структуре исходной ленты, проводят отпуск при 240— 250° С, 1 ч. Нагрев при отпуске проводят в электрических печах в воздушной среде с тем, чтобы по плоскостям, по которым проводился срез при вырубке, прошла колоризация, которая несколько улучшает коррозионную стойкость пружин.