2.2 Влияние примесей

Как правило, замедленное разрушение реализуется в результате совокупности нескольких причин. По отношению к состоянию границ зерен эти причины можно разделить на механические (внутренние напряжения в области границ), структурные (выделения избыточной фазы нз границах) и химические (сегрегации примесей). Экспериментальные результаты показывают, что химический фактор, связанный с изменением локального химического состава в результате образования сегрегации примесей на границах зерен является одним из основных в развитии явления замедленного разрушения сталей. Чистая сталь практически не склонна к замедленному разрушению.

Увеличение склонности к задержанному разрушению обусловлено сегрегацией вредных примесей олова, сурьмы и особенно фосфора по границам исходных зерен аустенита, протекающей в аустенитной области. Обогащение ими границ исходных аустенитных зерен понижает сопротивление зарождению и распространению трещины по границам зерен. Источником вредных примесей могут быть особенность процесса раскисления стали. Хотя очистка стали от примесей или нейтрализация их вредного влияния может представлять резерв, повышая сопротивления замедленному разрушению. Склонность к задержанному разрушению существенно зависит от склонности примесей к образованию сегрегаций на границах зерен аустенита перед закалкой.

На рисунке 2а представлена зависимость времени до разрушения от приложенного напряжения для закаленной стали 18Х2Н4ВА.

На рисунке 2а представлены результаты влияния температуры аустенитизации на сопротивление задержанному разрушению чистой стали 18Х2Н4ВА с 0,0016% Р . По сравнению с закалкой от 1000⁰С, изотермическая выдержка при 860⁰С перед закалкой увеличивает склонность стали к задержанному разрушению, уменьшая время до разрушения при одинаковом уровне напряжения, и уровень порогового напряжения, ниже которого разрушение не происходит.

______________________________________________________________________________

Достигнув при закалке нужной закалочной температуры, можно произвести выдержку в течение определенного периода времени (и с поддержанием данной температуры закалки), которая называется изотермической выдержкой.

______________________________________________________________________________

Закалка с изотермической выдержкой при 860⁰С увеличивает среднюю скорость роста стабильной трещины при задержанном разрушении. При напряжении 80 МПа эта скорость в результате такой закалки повышается почти в 30 раз. Этот эффект обусловлен температурной зависимостью относительной концентрации фосфора на границах исходных зерен аустенита. Фосфор, сурьма и олово склонна к образовании сегрегаций на границах зерен в у - фазе. Наибольшей склонностью обладает фосфор. Сурьма и олово менее склонны к обогащений границ зерен аустенита.

Легирование стали никелем способствует образованию сегрегаций. Молибден в твердом растворе значительно снижает диффузионную подвижность атомов примесей (серы, фосфора, кремния и др.), оттесняя их от границ аустенитных зерен.

Понижение температуры изотермической выдержки в аустените от 1000 до 860° уменьшает сопротивление зарождению и распространению трещины при замедленном.

Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что обогащение примесями границ зерен происходит при нагреве стали при 860°. На границах исходных аустенитных зерен при 860° концентрация фосфора в 5, о сурьмы в 160 раз больше, чем объемная концентрация.