книги из ГПНТБ / Садовский, В. Д. Структурная наследственность в стали
.pdfТеперь следует кратко остановиться на рентгеногра
фических |
данных, касающихся |
структурной |
наследст |
|||
венности при быстром нагреве закаленной стали. |
|
|||||
Являющийся основой такой |
наследственности |
эф |
||||
фект |
восстановления исходного |
зерна |
обнаруживался |
|||
при |
рентгеноструктурном анализе уже |
в ранних |
иссле |
|||
дованиях |
[23, 24]. Недавно для |
ряда |
сталей |
(18ХНВА, |
37ХНЗА, 37ХНЗМ и 40X13) этот же результат 'был по лучен с помощью высокотемпературной рентгенографии [25]. Исследование проводилось на образцах крупно зернистых сталей, полученных путем закалки от 1300°С,
атакже на монокристаллах, выращенных из расплава
[26].Исходная ориентировка отдельных крупных зерен пли монокристаллов (с мартенситной структурой) опре делялась по остаточному аустеииту (см. [22]); измере ние ориентировки зерен аустенита, получающихся при быстром нагреве, проводилось в специальной установке для рентгеновской съемки при высоких температурах. Нагрев образцов осуществлялся пропусканием тока,
скорость нагрева |
составляла 100—500 град/сек; |
съемка |
|||||
проводилась при |
900°С, |
в |
отдельных |
случаях |
— |
после |
|
подстуживания |
в |
лону |
повышенной |
устойчивости |
пере |
||
охлажденного |
аустенита |
при 450—500°С. |
|
|
Рис. 28. Кристаллографиче ская ориентировка зерен ау стенита стали 18ХНВА (0,18°^ С; 2,1% Cr; 4,5% Ni; 0,90%
W)— , положение осей 100
[25]:
/ — в |
исходном |
состоянии; |
2 — |
после |
повторного |
быстрого |
на |
|
грева д о |
90Й"С |
|
Сопоставление кристаллографической ориентировки исходного зерна аустенита (оцениваемой но рефлексам остаточного аустенита) и зерна, полученного на его мес
те при повторном |
нагреве, |
показывает, что |
они совпада |
ют (рис. 28). В |
этом же |
исследовании |
отмечается и |
следующее важное |
обстоятельство. |
|
Ранее, при изучении структуры закаленных моно кристаллов конструкционных сталей [27] было устаRi
рая |
после превращения |
у — а |
становится плоскостью ти |
|||
па |
(011) мартенсита. Поскольку |
ОСО 'не |
различаются |
|||
ориентацией аустенита |
(которая |
одинакова |
для |
всего |
||
монокристалла), то, очевидно, |
их |
появление |
связано с |
|||
мартенситным превращением |
при |
охлаждении. |
Оказа |
лось, что при повторном быстром інагреве и закалке мо нокристалла полностью воспроизводятся и области се лективного отражения. Этому соответствует и совпаде
ние ориентации |
мартенсита |
в |
исходном |
состоянии и |
||||||
после повторной |
закалки |
(рис. |
30) — факт, |
зафиксиро |
||||||
ванный |
еще |
и в |
прежних |
рентгенографических |
исследо |
|||||
ваниях |
[23, |
24] |
(см. также |
[28]). |
Сказанное |
в полной |
||||
мере относится, |
конечно, |
не |
только |
к |
монокристалли |
|||||
ческим |
образцам, но и к каждому зерну |
в поликристал- |
Рис. 30. Ориентировка мартенсита в зерле стали 18ХНВА (0,18% С;
2,10% |
Cr; |
4,50% |
Ni; |
0,90% |
W) в исходном |
состоянии — после за |
|
калки |
от |
1300°С |
(а) |
и после |
повторной |
закалки от 850°С с быст |
|
|
|
рым |
нагревом в |
свинцовой |
ванне |
(б") і[25] |
лическом состоянии. Таким образом, можно заключить, что при восстановлении зерна в результате быстрого нагрева закаленной стали, восстанавливается не только величина, форма и ориентировка зерна исходного аус тенита (существовавшего в момент перегрева или после затвердевания расплава — в опытах с монокристаллами), но и те внутренние особенности его структуры, которыми задается группировка мартенсптмых кристаллов при закалке. Это подтверждается и металлографической
53
чпть, что комплекс мелких аустенитиых зерен, образу ющихся при нагреве в объеме каждого исходного рас павшегося мартен-ситного (пли бейннтного) •псевдозер на, не является собранием совершенно случайно ориен тированных кристаллитов. Именно это обстоятельство, по-видимому, лежит в основе наследственности, прояв ляющейся в изломе стали, которая рассматривается подробнее в гл. V.
* *
*
При достаточно быстром (сотни градусов в секунду) нагреве закаленной и неотпущенной стали реализуется особый кристаллографически упорядоченный механизм образования аустенита, сходный с обратным мартенситным превращением в высоколегированных сплавах, в результате чего происходит восстановление зерна ис ходной структуры. В меру уменьшения скорости нагре ва, все в большей степени получают развитие процессы отпуска и нормальный контролируемый диффузией ме ханизм образования аустенита, сопровождающийся из мельчением зерна.
Г л а в а III
СТРУКТУРНАЯ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ПРИ М Е Д Л Е Н Н О М НАГРЕВЕ СТАЛИ
В случае очень быстрого нагрева закаленной стали влияние скорости нагрева на образование аустенита ос ложнено различиями в степени отпуска еще при субкритических температурах.
Рассмотрим влияние скорости нагрева в критичес ком интервале температур. Если за счет предваритель ного высокого отпуска исключить возможное влияние скорости нагрева на состояние, в котором сталь прибли жается к началу критического интервала, то влияние скорости нагрева в самом этом интервале представляет ся в следующем виде.
56
Очень быстрый нагрев, который для неотпущенпой стали обеспечивал бы упорядоченный механизм превра щения и восстановление исходного зерна, для отпущен
ной |
стали ведет к |
неупорядоченному, бездиффузионно |
му |
формированию |
аустенитной структуры, развиваю |
щейся* из множества центров; выше точки |
Асг получает |
|||||
ся мелкозернистый аустенит1 . |
|
|
|
|||
Зерно аустенита растет с уменьшением скорости на |
||||||
грева |
соответственно |
сокращению числа |
центров, из |
|||
которых развивается |
неупорядоченное |
превращение |
||||
(рис. |
34). |
|
|
|
|
|
Следующие |
обстоятельства |
представляют |
здесь |
|||
очень |
большой |
интерес. |
|
|
|
|
1. |
Постепенное, по |
мере снижения скорости |
нагре |
|||
ва, сокращение |
числа |
центров |
неупорядоченного |
прев |
ращения при достаточно медленном нагреве приводит к
тому, что оно падает практически до нуля; |
образование |
|
аустенита |
осуществляется упорядоченным |
механизмом, |
и тогда на месте каждого мартенситного |
псевдозерна |
|
выше АСІ |
получается единое зерно аустенита, по вели |
чине, форме и ориентировке воспроизводящее зерно ис ходной структуры. В этом заключается эффект восста
новления |
зерна при |
медленном |
нагреве |
стали (рис. |
35, 34,а) |
[29—32]. |
|
|
|
2. При |
известных |
условиях |
нагрева |
в критическом |
интервале |
температур можно наблюдать |
параллельное |
протекание упорядоченного и неупорядоченного превра щений. На .рис. 36,а представлена микроструктура той же стали 35ХГС, предварительно закаленной от 1300°С; после нового нагрева до 860°С со скоростью 6 град/мин и закалки: некоторая доля объема каждого аустенитно-
го зерна уже перешла в двухфазное |
аустенито-феррит- |
||||||||
ное состояние |
упорядоченным |
путем, |
|
причем |
аустенит |
||||
образует |
фон |
или |
матрицу, |
в |
которой |
еще |
включены |
||
остатки |
нераетворившегося |
феррита, |
тогда как |
рядом |
|||||
имеются |
сформировавшиеся |
|
в процессе неупорядочен |
||||||
ного роста участки |
(белые |
поля), оконтуренные |
четкой |
||||||
высокоугловой |
границей, появление |
которых, |
очевидно, |
||||||
1 Мы рассматриваем здесь конструкционные стали обычной сред |
|||||||||
ней легпрованности. Выше уже отмечалось, что |
повышенная степень |
||||||||
легированное™ может вести к тому, что даже |
и в отпущенной ста |
||||||||
ли реализуется |
упорядоченный |
механизм |
образования |
аустенита |
|||||
(см. рис. 21). |
|
|
|
|
|
|
|
|
57