остаточного аустенита на упрочнение и разрушение сталей при ударном изгибе – на зарождение и, особенно, распространение трещины.

Влияние остаточного аустенита на механические свойства сталей

Проводили сравнение состояний (М + ИФ) и (Мфн + Аост + ИФ) плавок 2, 3, 4 после старения при 500°С.

В сталях с мартенситной структурой предел текучести повышается пропорционально количеству интерметаллических фаз (рис. 4); при этом значения KCU-196 и KСТ-196 находятся на низком уровне: 0,10–2,0 и 0,027–0,035 МДж/м2 соответственно. В двухфазной матрице присутствие 10% Аост и 55% ИФ в мартенсите (плавка 2) приводит к повышению предела текучести на 120 МПа. В плавке 3 при увеличении количества остаточного аустенита до 22% (примерно в 2 раза) и интерметаллидных фаз до 0,75% предел текучести повышается на 205 МПа. В обоих случаях ударная вязкость двухфазной матрицы выше, чем однофазной: в 4–4,3 раза для KCU-196 и на порядок – для KСТ-196.

Рисунок 4. Зависимость предела текучести σ0,2, ударной вязкости KCU-196, KСТ-196 и количества остаточного аустенита Аост в Fe–Cr–Ni–Со–Mo-сталях от содержания интерметаллических фаз Qф в матренсите. Матричные фазы: светлые значки – мартенсит; темные значки – мартенсит + остаточный аустенит

Увеличение количества ИФ до 1% приводит к значительному снижению ударной вязкости в стали с мартенситной структурой (плавка 4). При таком

упрочнении преимущество мартенситно-аустенитной структуры возрастает: при содержании 25% Аост значение KCU-196 в 7,8 раза, а величина KСТ-196 на порядок выше, чем у сталей с мартенситной структурой.

Чем более упрочнен мартенсит при старении интерметаллическими фазами, тем больший выигрыш по пределу текучести и ударной вязкости имеет двухфазная матричная структура [2]. Основная роль остаточного аустенита в мартенситно-стареющих сталях состоит в обеспечении высокого сопротивления материала распространению трещины при ударном изгибе.

Влияние температуры старения на механические свойства сталей

Исследование проводили на стали плавки 5. После старения при 500°С в мартенсите присутствуют упрочняющие фазы α-Cr и α-Мо, при 550°С – в сумме фаз преобладает R-фаза; при 600°С – образуется только R-фаза в количестве 2,5%. Одновременно при температурах старения 550 и 600°С образуется ревертированный аустенит (Aр) в результате обратного α→γ-превращения (табл. 4).

Таблица 4. Фазовый состав стали плавки 5 после закалки и старения

Таким образом, после старения при 550–600°С сталь имеет следующие фазовые состояния: 1 – M+Aр+R (при закалке от 1000°С); 2 – Мфн+Аост+Ар+R (при закалке от 750°С).

Присутствие ревертированного аустенита, а также коагуляция частиц упрочняющей интерметаллической фазы вызывают разупрочнение стали. На стадии разупрочнения сохраняется преимущество исходной мартенситно-

аустенитной структуры перед мартенситной и по пределу текучести, и по ударной вязкости. Однако различие в значениях этих характеристик уменьшается, так как «база сравнения» (состояние М+R+Ар) становится менее прочной и более вязкой.

Образование ревертированного аустенита оказывает различное влияние на комплекс механических свойств обоих изученных фазовых состояний. В стали с исходной мартенситной структурой при снижении предела текучести на 100 МПа по сравнению с состоянием максимальной прочности образование ревертированного аустенита (25%) способствует повышению ударной вязкости при криогенных температурах (рис. 5). При этом значительно повышается сопротивление стали распространению трещины: KСТ-196 увеличивается в 7 раз. В стали с мартенситно-аустенитной структурой при более значительном разупрочнении (на 200 МПа) повышение ударной вязкости (по отношению к состоянию максимальной прочности) значительно ниже: KCU-196 – в 1,6 раза, KСТ-196 – в 2 раза. Этому способствует образование 27% ревертированного аустенита, дополнительно к имеющемуся в стали остаточному аустениту (25%). Однако при общем содержании 52% аустенита уровень сопротивления двухфазной матричной структуры как зарождению, так и распространению трещин при ударном изгибе остается очень высоким.

Рисунок 5. Зависимость количества ревертированного аустенита Ар, интерметаллических фаз Qф, предела текучести σ0,2 и ударной вязкости KCU-196, KСТ-196 от температуры старения стали плавки 5 с различной исходной структурой: светлые значки – мартенсит; темные значки – мартенсит + остаточный аустенит (25%)

Необходимо отметить, что оценка влияния ревертированного аустенита на свойства должна также учитывать различную субструктуру матричных фаз: в одном случае ревертированный аустенит присутствует наряду с мартенситом, образовавшемся из рекристаллизованного аустенита, а в другом случае – все матричные фазы (мартенсит, аустенит остаточный и ревертированный) являются фазонаклепанными.

Выводы

Установлена природа и количество интерметаллических фаз, образующихся в мартенсите при старении сталей Fe–9% Cr–9% Ni, содержащих 2–3% Мо и 2 –6% Со: метастабильная фаза α-Мо и стабильная