material / материаловеденье-1 / 58

58. Хрупкость при отпуске стали. При определённых t и медленном охлаждении в сталях появляется отпускная хрупкость. Различают отпускную хрупкость I-го и II-го рода. Отпускная хрупкость I-го рода (необратимая) наблюдается при отпуске как легированных, так и углеродистых сталей при t300С (в интервале 250…400С). Причина возникновения – неравномерность распада мартенсита по границам и внутри зерна при отпуске. Вблизи границ карбиды выделяются интенсивнее, там создаётся концентрация напряжений, что делает границы зёрен более хрупкими. При  t отпуска или  продолжительности нагрева структура по сечению зерна выравнивается, и отпускная хрупкость I–го рода устраняется. Повторный отпуск при t=(250…400)С не приводит к отпускной хрупкости. Отпускная хрупкость II–го рода (обратимая, т.к. при повторном нагреве, но быстром охлаждении при этой же t он исчезает) наблюдается при медленном охлаждении после отпуска при t=(450…550)С. При медленном охлаждении по границам зёрен успевают выделиться мелкие карбиды, фосфиды и нитриды, кот приводят их к охрупчиванию. При быстром охлаждении эти частицы не выделяются. Этот вид хрупкости характерен для легированных сталей; чаще всего набл в сталях с  содержанием Cr и Mn. Введение в сталь небольших количеств Мо (0,2…0,3%) или W (0,6…1%) резко  склонность к отпускной хрупкости II–го рода. Способы предотвращения отпускной хрупкости –го рода: охлаждение не на воздухе, а в масле; для крупных деталей – в Н₂О; дополнительное легирование МО или W.

Обычно с повышением температуры отпуска ударная вязкость увеличивается, а скорость охлаждения не влияет на свойства. Но для некоторых сталей наблюдается снижение ударной вязкости. Этот дефект называется отпускной хрупкостью (рис. 14.2).

Рис.14.2. Зависимость ударной вязкости от температуры отпуска

 

Отпускная хрупкость I рода наблюдается при отпуске в области температур около 300^oС. Она не зависит от скорости охлаждения.

Это явление связано с неравномерностьюпревращения оппущенного мартенсита. Процесс протекает быстрее вблизи границ зерен по сравнению с объемами внутри зерна. У границ наблюдается концентрация напряжений, поэтому границы хрупкие.

Отпускная хрупкость I рода “необратима“, то есть при повторных нагревах тех же деталей не наблюдается.

Отпускная хрупкость II рода наблюдается у легированных сталей при медленном охлаждении после отпуска в области 450…650^oС.

При высоком отпуске по границам зерен происходит образование и выделение дисперсных включений карбидов. Приграничная зона обедняется легирующими элементами. При последующем медленном охлаждении происходит диффузия фосфора к границам зерна. Приграничные зоны обогащаются фосфором, снижаются прочность и ударная вязкость. Этому деекту способствуют хром, марганец и фосфор. Уменьшают склонность к отпускной хрупкости II рода молибден и вольфрам, а также быстрое охлаждение после отпуска.

Отпускная хрупкость II рода “обратима“, то есть при повторных нагревах и медленном охлаждении тех же сталей в опасном интервале температур дефект может повториться.

Стали, склонные к отпускной хрупкости II рода, нельзя использовать для работы с нагревом до 650^oС без последующего быстрого охлаждения.

Отпускной хрупкостью называют уменьшение вязкости стали после отпуска в определенном интервале температур. Отпускная хрупкость разделяется на 2 вида: 1. Наблюдается после отпуска в температурном интервале 250-350º С – это отпускная хрупкость I рода или необратимая хрупкость. 2. Наблюдается в интервале температур 500-600º С. Это отпускная хрупкость II рода или обратимая. Хрупкость I рода характерна для простых углеродистых сталей, содержащих от 0,3-0,6%С. Она проявляется при отпуске в температурном диапазоне 250-350º С. Причина её появления – выделение карбидов по границам зёрен. Это вызывает хрупкость границ и соответственно хрупкость всей детали. Увеличение температуры отпуска вызывает распад мартенсита по всему объему детали и соответственно выравнивание структуры, что вызывает повышение вязкости. Таким образом, если сталь, находящуюся в состоянии отпускной хрупкости I рода, нагреть до более высокой температуры, то её вязкость восстановится и повторный нагрев после охлаждения в температурном интервале 250-350º С отпускной хрупкости больше не вызовет. Поэтому такая отпускная хрупкость называется необратимой. Хрупкость II рода характерна для среднеуглеродистой стали, содержащей легирующие элементы: Si; Мn; Сr. Причем проявляется эта отпускная хрупкость только при медленном охлаждении с температурой высокого отпуска. Если детали охлаждать быстро на воздухе или в воде, то хрупкость II рода не проявляется. Если сталь имеет уже отпускную хрупкость II рода, то для её устранения необходимо снова нагреть деталь до температуры отпуска и быстро охладить. Вязкость восстанавливается, но если снова нагреть и медленно охлаждать хрупкость снова появится. Поэтому такая хрупкость называется обратимой. Повышает склонность сталей к отпускной хрупкости II рода наличие примесей, особенно фосфора. Поэтому чтобы сделать сталь нечувствительной к отпускной хрупкости II рода необходимо, во-первых, снижать количество вредных примесей, особенно фосфора, а во-вторых, добавлять в сталь молибден или вольфрам.  Отпускная хрупкость I рода часто совпадает по температуре со средним отпуском, поэтому пружины и рессоры характеризуются минимальным запасом вязкости.