Закаленное состояние

Ударная вязкость стали в зависимости от температуры отпуска изменяется следующим образом. У закаленной углеродистой стали при обычном испытании на ударный изгиб вязкость сохраняется низкой вплоть до температуры отпуска 400°С, после чего начинается интенсивное повышение ударной вязкости; максимум ее достигается при 600°С. В некоторых сталях (легированных) отпуск примерно при 300°С снижает ударную вязкость, которая повышается лишь при отпуске выше 450— 500°С. Явление это будет рассмотрено дальше (гл. XVI, п. 2).

Экспериментальные исследования также подтверждают рассмотренный механизм упрочнения и дают представление о количественных значениях микродеформаций, дефектов структуры, напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя стальных материалов, подвергнутых ионно-лучевой обработке [20, 13]. Исследовали влияние ионной имплантации на структуру закаленной углеродистой (сталь 45) и низколегированных (сталь 40Х, 18ХГТ) сталей. Образцы подвергали имплантации ионами меди с энергией 40-60 кэВ и исследовали методами рентгеноструктурного анализа. В связи с малым содержанием легирующих элементов рентгенограммы содержали только один сильный рефлекс a-Fe. Параметр и объем элементарной ячейки решетки (ОЦК) определяли по смещению центра тяжести рефлекса a-Fe. Размер блоков мозаики D (величина областей когерентного рассеяния) и микродеформацию кристаллической решетки е определяли по уширению дифракционного пика методом гармонического анализа. Результаты расчетов названных параметров приведены в табл. 6.1.

г. Коэффициент теплопроводности металлов лежит в пределах 20—400Вт/(м-°С). Самым теплопроводным металлом является серебро (А,«410), затем идут чистая медь (^«395), золото (Я«300), алюминий (А,«210) и т. д. рис. (1-6). Для большинства металлов с повышением температуры коэффициент теплопроводности убывает. Он также убывает при наличии разного рода примесей. Так, йапример, для чистой меди Я=395, для той же меди, но со следами мышьяка, Я=142. Для железа с 0,1% углерода Я=52, с 1,0% углерода А,=40 и с 1,5% углерода Л=36. Для закаленной углеродистой стали коэффициент теплопроводности на 10—25% ниже, чем для мягкой. Однако установить какую-либо общую закономерность влияния примесей пока невозможно. Поэтому

с повышением температуры коэффициент теплопроводности убывает. Он также убывает при наличии разного рода примесей. Так, например, для чистой меди X = 395, для той же меди, но со следами мышьяка Я, = 142. Для железа с 0,1% углерода X = 52, с 1,0% углерода К = 40 и с 1,5% углерода X = 36. Для закаленной углеродистой стали коэффициент теплопроводности на 10—25% ниже, чем для мягкой. Однако установить какую-либо общую закономер-

Одной из выдающихся работ Н. Т. Гудцова является рентгеноскопическое исследование структуры закаленной углеродистой стали, выполненное им в 1927 г. совместно с Г. В. Курдюмовым и Н. Я. Селяковым. В этом исследовании впервые в мировой литературе было установлено, что мартенсит имеет центрированную тетрагональную кристаллическую решетку и представляет собой своеобразный твердый раствор углерода в ^-железе.

Изменение величины остаточных напряжений в зависимости от глубины шлифования отожженной или закаленной углеродистой стали подчиняется общей закономерности, установленной для различных углеродистых сталей: с увеличением глубины шлифования до 0,025—0,03 мм остаточные напряжения растут, а при дальнейшем росте глубины шлифования снижаются.

Полезные сведения качественного характера может дать анализ взаимного расположения пар линий мартенсита закаленной углеродистой стали. Чем ниже температура закалки, тем ближе одна к другой расположены пары линий мартенсита. При очень низкой температуре закалки карбиды почти не будут растворены, что приведет к обеднению аустенита углеродом. Поэтому тетрагональность мартенсита, образовавшегося при закалке, будет ничтожна и парные линии сольются вместе, образуя линии, соответствующие решетке a-Fe. Например, при закалке стали У13 от 730 "С раздвоения линий не наблюдается, что свидетельствует о неполном растворении карбидов.

Рис. б. Твердость в зависимости от отпуска изотермически закаленной углеродистой стали, наклепанной в аустенитовом состоянии (Ну) и ненаклепанной во время закалки

Низкий отпуск с нагревом стали до 150—250° С и выдержкой 1—2 часа при этой температуре, в основном применяется для инструментальных сталей, которые в работе должны иметь высокую твердость. Например, твердость закаленной углеродистой стали при отпуске ее с нагревом до 200° С уменьшается очень незначительно, а увеличение вязкости уже достаточно для практического применения стали. При низком отпуске структура стали не меняется.

Фиг. 158. Изменение твердости при отпуске закаленной углеродистой стали с содержанием 0,8% С.

Ударная вязкость стали в зависимости от температуры отпуска изменяется следующим образом. У закаленной углеродистой стали при обычном испытании на ударный изгиб вязкость сохраняется низкой вплоть до температуры отпуска 400°С, после чего начинается интенсивное повышение ударной вязкости; максимум ее достигается при 600°С. В некоторых сталях (легированных) отпуск примерно при 300°С снижает ударную вязкость, которая повышается лишь при отпуске выше 450— 500°С. Явление это будет рассмотрено дальше (гл. XVI, п. 2).

пунктирная линия — закаленное состояние; сплошная — отожженное состояние

Рпс. 414. Ичменоние прочности при естественном старении алюминиевого сплава: / — закаленное состояние; 2 — отожженное состояние

При температурах ниже комнатной старение замедляется и при —50°С можно считать, что закаленное состояние практически устойчиво и старение не происходит.

6 - закаленное состояние. X1W, в ^б^ Зсаостояние Х200

высоких температурах старения возвращается в исходное закаленное состояние.

При температуре несколько ниже 0° инкубационный период сплава задерживается примерно до 24 час., что позволяет в производстве сохранять свежезакаленные заклепки в холодильниках в течение 1—2 рабочих смен. При температуре ниже минус 50° практически можно считать, что закаленное состояние устойчиво и старения не происходит.

Наименее изучен вопрос коррозионной стойкости сталей аусте-нитомартенситного класса и, особенно, применительно к использованию этих сталей в химическом машиностроении. Коррозионная стойкость сталей переходного класса не меняется при переходе от аустенитной (закаленное состояние) к мартенситной (обработка холодом) структуре. Низкотемпературный отпуск (до 350—400° С), не приводящий к образованию избыточных фаз, так,же не оказывает существенного влияния на коррозионную стойкость стали.

Академик А. А. Лебедев [15] доказал, что закаленное состояние силикатного стекла характеризуется не только наличием в нем внутренних напряжений, но и особым состоянием его внутренней структуры. Отсюда ясно, что дело заключается не в полном отсутствии напряжения и не столь в прочности собственно глазури (хотя она и имеет значение), а в особом состоянии поверхности глазури, обусловливаемом равномерностью распределения напряжений, которые неизбежно возникают и существуют в глазурном покрытии. Повышение механической прочности изделий, повидимому, зависит от нашего умения добиться равномерности распределения напряжений. Важным фактором в этом отношении является создание контактного слоя (см. выше). Справедливость подобного объяснения подтверждается упомянутым выше опытом Герольда, который показал, что снятие промежуточного метаморфизированного слоя на 0,6 мм во всех случаях снижало прочность образцов, в то время как полное удаление только глазури во всех случаях дало значения прочности, близкие к прочности глазурованных образцов.

Отожженное состояние Закаленное состояние

а — закаленное состояние; б —

а—кривые показывают величину крутящего момента, исходное направление которого совпадает с осью ленты; /С«>0 соответствует тому, что ось легкого намагничивания параллельна оси ленты, Ки<.0 — ось легкого намагничивания перпендикулярна оси ленты в плоскости ленты; б — влияние степени обжатия в толщины ленты при прокатке на константу наведенной магнитной анизотропии Ки', 1—закаленное состояние; 2 — прокатка в направлении ширины леиты; 3 — прокатка в направлении длины ленты