Отпускную хрупкость

отпускной хрупкостью. Понижение вязкости лри этом вызвано повышением температуры перехода в хладноломкое состояние. Различаются два рода отпускной хрупкости.

1 Поэтому отпускную хрупкость II рода называют иногда обратимой отпускной хрупкостью в отличие от отпускной хрупкости I рода, именуемой необратимой.

Первый вид отпускной хрупкости, называемый необратимой отпускной хрупкостью I рода, наблюдается в результате отпуска при 250— 400 °С. Отличительной особенностью хрупкости I рода является ее необратимый характер: хрупкость этого вида устраняется нагревом до температуры >400'С, а последующий нагрев при 250—400 °С уже не снижает ударной вязкости.

Второй вид отпускной хрупкости, называемый обратимой отпускной хрупкостью или хрупкостью II рода, наблюдается в некоторых сталях определенной легированное™, если они медленно охлаждаются (в печи или даже на воздухе) после отпуска при температурах 500—550 СС или более высоких, т. е. они медленно проходили интервал температур 500—550 °С, или если их слишком долго выдерживают при 500—550 °С. При развитии отпускной хрупкости происходит сильное уменьшение ударной вязкости и, что самое главное, повышение порога хладноломкости. В стали в состоянии отпускной хрупкости уменьшается работа зарождения трещины и особенно ее распространения. Этот вид хрупкости несколько подавляется, если охлаждение с температуры отпуска проводят быстро (Б. о), например в воде (рис. 122, в). При быстром охлаждении с температур отпуска 500—650 °С можно получить волокнистый, характерный для вязкого состояния излом. После медленного охлаждения получается хрупкий кристаллический излом.

в печи с температуры отпуска Реактивом '"•15 с- *12°° 450—650° С — имеют очень малую величину ударной вязкости. Это свойство стали, названное отпускной хрупкостью, устраняют или резким охлаждением в воде после отпуска,- или дополнительным легированием молибденом.

Капуе [170] сообщил о существовании зависимости между отпускной хрупкостью и величиной зерна аустенита в низколегированных хромоникелевых сталях. Были исследованы две стали (0,3% С; 3% Ni; 0,75% Сг), содержащие вредные примеси: фосфор и цинк. Склонность к отпускной хрупкости сталей с фосфором и цинком усиливается с ростом зерна аустенита (сегрегация элементов на границах зерен); точно также температура перехода ударной вязкости улучшенной хромоникелевой стали с повышенным содержанием примесей зависит от величины у-зерна. Эта же сталь без загрязнений приобретает отпускную хрупкость как при 450, так и при 600° С. Полученные результаты указывают на то, что повышение температуры перехода при росте зерен ^-фазы объясняется присутствием примесей. На основании данных работы [170], можно заключить, что предпочтительное растравливание границ зерен аустенита при травлении водным раствором пикриновой кислоты наступает лишь тогда, когда отпускная хрупкость вызывается малым содержанием фосфора. Таким образом, чтобы отпускная хрупкость проявилась при отпуске, необходимо определенное отношение числа сегрегации на границах к величине зерна.

Хромоникелевые стали. Характерными особенностями хромоникелевых сталей являются их хорошая про-каливаемость и высокие механические свойства, поэтому они применяются для изготовления крупных ответственных деталей (коленчатых валов, шатунов, зубчатых колес, роторных частей цилиндров низкого давления и т. д.). Недостатком хромоникелевой стали является ее сравнительно плохая обрабатываемость режущим инструментом. Хромоникелевая сталь обладает сильно выраженной отпускной хрупкостью, устранение которой требует быстрого охлаждения после высокого отпуска.

Во-вторых, механизм охрупчивания действует при температурах ниже температуры конца мартенситного превращения Мка' (393 К). Он феноменологически сходен с отпускной хрупкостью мартенсита, описанной выше (см. рис. 2), которая, как полагают, имеет химическое происхождение. Действительно, свидетельством образования сегрегации по границам зерен являются результаты микрорентге-носпектрального анализа, представленные на рис. 5, в. Природа этого охрупчивания является загадкой, поскольку оно происходит при очень низких температурах (<393 К) и незначительной сегрегации, на что указывают данные микрорентгеноспектрального анализа. Это> явление нуждается в дальнейшем изучении.

Хрупкость металла, возникающую в результате термической обработки — отпуска при 500—650°, называют отпускной хрупкостью. Наиболее подвержены отпускной хрупкости хромистая, марганцовистая и хромоникелевая стали. Присадка к этим сталям 0,2—0,5% молибдена уменьшает отпускную хрупкость.

Первый вид отпускной хрупкости, называемой необратимой отпускной хрупкостью, или хрупкостью ! рода, наблюдается в результате отпуска при 250—400 °С. Этот вид хрупкости присущ в той или другой мере всем сталям. Отличительной особенностью хрупкости I рода является ее необратимый характер; повторный отпуск при той же температуре не улучшает вязкости. Хрупкость этого вида устраняется нагревом до температуры свыше 400 °С, снижающим, однако, твердость. Последующий нагрев при 250— 400 °С не снижает ударную вязкость.

Второй вид отпускной хрупкости, называемой обратимой отпускной хрупкостью, или хрупкостью II рода, наблюдается в некоторых сталях определенной легкрованности, если они медленно охлаждаются (в печи или даже на воздухе) после отпуска при 500—550 °С. При развитии хрупкости II рода происходит сильное уменьшение ударной вязкости и, что самое главное, повышение порога хладноломкости. В стали в состоянии хрупкости II рода уменьшаются работа зарождения трещины и особенно ее распространение. Этот вид хрупкости не возникает, если охлаждение с температуры отпуска проводят быстро, например в воде (см. рис. 128, б). При быстром охлаждении с температур отпуска 500—550 °С излом — волокнистый, характерный для вязкого состояния. После медленного охлаждения получается хрупкий кристаллический излом.

1 Поэтому отпускную хрупкость II рода называют иногда обратимой отпускной хрупкостью в отличие от отпускной хрупкости I рода, именуемой необратимой.

Благоприятное влияние небольших добавок молибдена (до 0,5—0,6%), тормозящих и даже иногда устраняющих отпускную хрупкость II рода, объясняется тем, что молибден слабо участвует в образовании легированного цементита (Fe, Мо)зС и при таких содержаниях не образует специальных карбидов. Поэтому обеднения приграничных участков зерен молибденом не происходит. Присутствие же молибдена в растворе уменьшает разницу в диффузионной подвижности атомов по границам и в объеме зерна и тем самым ослабляет возникновение неоднородности по другим карбидообразу-ющим элементам. Вместе с тем молибден устраняет вредное влияние фосфора по границам зерен.

Отпускная хрупкость. Так как быстрым охлаждением штампов крупных размеров нельзя устранить отпускную хрупкость, то сталь должна быть минимально чувствительной к этому пороку.

Mo, дефицитный элемент (в конструкционных сталях 0,2—0,6%), повышает прочность и твердость стали, незначительно снижает пластичность и вязкость, уменьшает отпускную хрупкость. В инструментальных (быстрорежущих) сталях Мо повышает красностойкость. Наиболее ценным свойством Мо является жаропрочность стали.

Введение Si и Сг повышает склонность стали к отпускной хрупкости, а введение Мо уменьшает отпускную хрупкость, препятствует значительному укрупнению зерна и повышает жаропрочность. Прочностные характеристики сильхромов при рабочих темпера-

Таблица 236. Влияние мышьяка на хрупкость закаленной стали в зависимости от отпуска в интервале температур, вызывающих обратимую отпускную хрупкость [63]

В этом случае на первый план выдвигается выявление свойств, в то время как способ и природа травления остаются второстепенными. В качестве примера выявления особых свойств материала можно привести явление отпускной хрупкости стали. Коену, Хурлиху и Якобсену [21], а также Клемму удалось обнаружить отпускную хрупкость в сталях путем принципиально различных способов травления и видов исследования. К особым типам травления следует отнести выявление напряжений, например по Фраю [23].

Только в последние годы получены достоверные сведения, на основании которых могут быть развиты методы обнаружения склонности к отпускной хрупкости. Как установлено, на границах аустенитных зерен образуются сегрегации, вероятнее всего из нескольких фаз, которые обусловливают отпускную хрупкость в стали.

Оказалось, что область появления отпускной хрупкости можно выделить с помощью реактива 120. Этот специфический эффект травления на отпускную хрупкость максимально проявляется при температурах отпуска 550 и 500° С. В образцах, отпущенных при 600 и 450° С, эффект травления проявляется очень слабо, а при более высоких или низких температурах отпуска пропадает полностью.

На основании совокупности данных по микротвердости и рентгенографического анализа сталей Бюкле [111] и Вайлля [112] автор выявил отпускную хрупкость в стали с низким содержанием хрома. При этом в стали, содержащей, %: С 0,26; Сг 1,38 и Р 0,044, в состоянии отпускной хрупкости более четко проявляются границы зерен при электролитической полировке и травлении в спиртовом растворе пикриновой кислоты в течение 2 мин.

Травитель 122 [100 мл насыщенного раствора КМпО4; 10 г КОН ]. С помощью этого раствора Клемм [114] обнаружил отпускную хрупкость низколегированных сталей. Полированные образцы без царапин погружают на 1 мин в горячий (60—70° С) реактив и после промывки водой и сушки в спирте и в воздушной струе просматривают в темном поле микроскопа, причем степень отпускной хрупкости проявляется в упорядоченности расположенных в виде окантовки светящихся выделений карбидов и фосфидов по границам зерен (рис. 58).