78) Отпускная хрупкость. Обратимая, необратимая. Причины, способы устранения.
Отпускная хрупкость присуща многим сталям. Сталь в состоянии отпускной хрупкости характеризуется низкой ударной вязкостью.
Влияние температуры отпуска на ударную вязкость стали с высокой склонностью к отпускной хрупкости (схема): 1 — быстрое охлаждение в воде или масле; 2 — медленное охлаждение на воздухе или с печью.
Ударная вязкость закаленной стали после отпуска в интервале 250 — 400 °С меньше, чем после отпуска при температурах ниже 250 °С. Если хрупкую сталь, отпущенную при 250 — 400 °С, нагреть выше 400 °С и перевести в вязкое состояние, то повторный отпуск в интервале 250 — 400 °С не возвращает сталь в хрупкое состояние. Скорость охлаждения с температур отпуска в интервале 250 — 400 °С не влияет на ударную вязкость. Сталь в состоянии необратимой отпускной хрупкости имеет блестящий межкристаллитный излом по границам бывших аустенитных зерен. Эта хрупкость свойственна в той или иной мере всем сталям, в том числе и углеродистым. Поэтому средний отпуск стали, как правило, не используют, хотя он и обеспечивает высокий предел текучести. Причиной необратимой отпускной хрупкости считают карбидообразование при распаде мартенсита, в частности выделение карбида в виде пленки по границам зерен. Эта пленка при более высоких температурах отпуска исчезает, а при повторном нагреве до 250 — 400 °С не восстанавливается. Кремний в малолегированных сталях, задерживая распад мартенсита, устраняет необратимую отпускную хрупкость.
Ударная вязкость многих сортов легированной стали после высокого отпуска при 450 — 650 °С зависит от скорости охлаждения с температуры отпуска. При быстром охлаждении с температуры высокого отпуска (в воде или масле) повышение температуры отпуска в интервале 450 — 650 °С приводит к нормальному росту ударной вязкости (какой наблюдается у углеродистой стали при любой скорости охлаждения). После медленного охлаждения с температуры отпуска в интервале 450 — 650 °С (с печью или на воздухе) ударная вязкость многих сортов легированной стали оказывается более низкой, чем после быстрого охлаждения. Сталь в состоянии обратимой хрупкости имеет межкристаллитный излом по границам исходных аустенитных зерен. Отпускную хрупкость, возникшую из-за медленного охлаждения при высоком отпуске, можно устранить повторным высоким отпуском, но с быстрым охлаждением. Ударную вязкость можно вновь снизить, проведя новый высокий отпуск с медленным охлаждением. Вследствие чередования повышения и понижения ударной вязкости при повторных нагревах с разной скоростью охлаждения отпускная хрупкость, возникающая после отпуска в интервале 450 — 650 °С, называется обратимой.
79)Процессы, протекающие при отпуске закаленной стали.
Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до температуры ниже Ас1, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью.
1. Первое превращение (ниже 200°С). Из мартенсита выделяется углерод в виде сегрегаций на дислокациях. Тетрагональность решетки мартенсита при этом уменьшается, образуется мартенсит отпуска. Он сильнее травится и обладает пониженной хрупкостью по сравнению с мартенситом закалки.
2. Второе превращение (200-300°С) – превращение остаточного аустенита в мартенсит и дальнейший распад мартенсита на мартенсит отпуска и метастабильный ε-карбид Fe2C. Твердость начинает снижаться, но при большом количестве остаточного аустенита, из него образуется большое количество мартенсита, что ведет к повышению твердости. При превращении мартенсита закалки в мартенсит отпуска понижение твердости незначительно.
3. Третье превращение (300-400°С). Распад мартенсита заканчивается: мартенсит отпуска переходит в феррит и цементит, ε-карбид превращается в цементит. В результате происходит снижение твердости, повышение пластичности и вязкости.
4. Четвертое превращение (450-650°С). Пластинчатые частицы цементита округляются (сфероидизация) и укрупняются (коалесценция), а в феррите происходит первичная рекристаллизация, что еще больше снижает твердость, а также повышает пластичность и вязкость стали. Видны зернистые выделения цементита на фоне феррита. Структуры, образующиеся при 450-650°С называют трооститом отпуска и сорбитом отпуска (форма цементита округлая). Сталь обладает повышенной пластичностью и вязкостью. Скорость коалесценции зависит от скорости диффузии углерода и растет с температурой. Механические свойства при отпуске значительно изменяются. Понижение прочности и повышение пластичности по сравнению с закаленной сталью значительно. После закалки и отпуска (улучшения) сочетание прочности и пластичности более благоприятно (получение зернистого цементита вместо пластинчатого).