Структурные превращения стали 12х18н9т

Аустенит закалки в стали 12Х18Н9Т неустойчив, так как согласно диаграмме состояния (рис. 2 ) в равновесном состоянии в этой стали помимо аустенита должны содержаться феррит и карбиды типа М₂₃С₆.

При нагреве закаленной стали аустенит остается устойчивым до температур порядка 400⁰ С. С дальнейшим ростом температуры отпуска происходит образование мелкодисперсных карбидов хрома на границах зерен аустенита. При этом приграничные области аустенита обедняются хромом.

Основным результатом карбидообразования является увеличение твердости стали ( дисперсионное твердение ). Однако, при этом коррозионная стойкость и ударная вязкость стали уменьшаются.

Снижение коррозионной стойкости стали происходит из-за связывания значительного количества хрома в карбидах и снижения его концентрации в аустените вдоль границ зерен наименьшего значения содержания хрома, обеспечивающего коррозионную стойкость, т. е. 12 %, что способствует развитию коррозии.

Структурные превращения стали 30х13

Мартенсит, получающийся в стали 30Х13 после закалки, очень устойчив при нагреве, если температура нагрева при закалке была подобрана так, что хром практически полностью растворился в аустените. В этом случае хром при охлаждении остается в составе мартенсита, обеспечивая его устойчивость.

При низком отпуске хрупкость закаленной стали уменьшается вследствие частичной релаксации напряжений. Высокое содержание хрома в стали является причиной, что распад легированного мартенсита при отпуске начинается при 400⁰С.

Поэтому при отпуске до температур 450⁰ С твердость стали 30Х13 практически не изменяется. За счет выделения дисперсных карбидов хрома при температурах отпуска 450-500⁰ С твердость повышается, обеспечивая эффект так называемой вторичной твердости. Такой режим обусловливает выгодное сочетание предела пропорциональности и ударной вязкости. Поэтому для пружин рекомендуется после закалки с 1000-1050⁰ С в масле отпуск при 4500 С в течение 1 ч. с охлаждением на воздухе.

Важнейшим свойством инструмента является его твердость. Высокая твердость обеспечивается после закалки осуществлением низкого отпуска (180-200⁰ С) в течение 1 ч ( HRC 56-60 ) c последующей обработкой холодом ( HRC 58-60 ).

С

44

таль 30Х13 применяют для изготовления игл карбюраторных клапанов и жиклеров, пружин, хирургических инструментов, деталей газонефтепромыслового оборудования, подверженных одновременно большим динамическим, ударным нагрузкам и коррозионному воздействию. Это детали газлифтных клапанов, клапаны глубинных штанговых насосов, подшипники.

Структурные превращения стали р18 при отпуске

Отпуск быстрорежущей стали после закалки проводят главным образом для того, чтобы полностью разложить в ней остаточный аустенит, снижающий твердость и режущие свойства инструмента. После закалки стали аустенита в ее структуре содержится до 30 % .

При отпуске до температуры 350⁰ С происходит снижение закалочных напряжений, частичное выделение избыточного углерода из мартенсита с образованием карбида цементитного типа и одновременно с 250⁰ С незначительное превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит. В этом интервале температур происходит некоторое понижение твердости ( 1-3 HRC ). Затем с 450⁰ С выделяются тонкодисперсные карбиды легирующих элементов из мартенсита и аустенита, что несколько увеличивает твердость. При этом аустенит обедняется легирующими элементами, которые обеспечивают его устойчивость, и при охлаждении частично превращается в мартенсит.

Большая часть аустенита превращается в мартенсит отпуска при температурах 500-580⁰ С. В связи с этим, твердость быстрорежущей стали повышается больше.

При нагреве стали Р18 выше 600⁰ С отпущенный мартенсит превращается в феррито-цементитную смесь с карбидами легирующих элементов. Зерна этой смеси с увеличением температуры растут, а твердость падает. Практически это означает, что эксплуатировать инструмент из быстрорежущей стали можно только в том случае, если температура на контакте с деталью не превышает 600⁰ С. При больших температурах режущие свойства резко ухудшаются.

Таким образом, сталь Р18 после закалки со ступенчатым нагревом до 1280⁰ С подвергают отпуску на максимальную твердость при 560 - 580⁰ С в течение часа. Для более полного превращения остаточного аустенита в отпущенный мартенсит на практике применяют трехкратный отпуск по часу при температуре 560-580⁰ С. При этом достигается твердость 65-66 HRC ( HV 8630-8820 МПа ).