30) Обратимая и необратимая отпускная хрупкость

При отпуске (250—400 и 500—550 °С) некоторых легированных сталей сни­жается ударная вязкость. Такое снижение вязкости получило название отпускной хрупкости.

В легированной стали могут возникнуть два вида отпускной хрупкости.

Первый вид отпускной хрупкости, называемой необратимой отпускной хрупкостью, или хрупкостью I рода, наблюдается в ре­зультате отпуска при 250—400 °С. Этот вид хрупкости присущ в той или другой мере всем сталям. Отличительной особенностью хрупкости I рода является ее необратимый характер; повторный отпуск при той же температуре не улучшает вязкости. Хрупкость этого вида устраняется нагревом до температуры свыше 400 °С, снижающим, однако, твердость. Последующий нагрев при 250— 400 °С не снижает ударную вязкость.

Сталь в состоянии необратимой отпускной хрупкости имеет блестящий межкристаллитный излом. Хрупкое состояние обус­ловлено возникновением объемно-напряженного состояния, полу­чающегося при неоднородном распаде мартенсита. В связи с этим отпуск в области температур наиболее интенсивного развития хрупкости I рода не проводят.

Второй вид отпускной хрупкости, называемой обратимой отпускной хрупкостью, или хрупкостью II рода, наблюдается в некоторых сталях определенной легированности, если они мед­ленно охлаждаются (в печи или даже на воздухе) после отпуска при 500—550 °С. При развитии хрупкости II рода происходит сильное уменьшение ударной вязкости и, что самое главное, по­вышение порога хладноломкости. В стали в состоянии хрупкости II рода уменьшаются работа зарождения трещины и особенно ее распространение. Этот вид хрупкости не возникает, если охлаж­дение с температуры отпуска проводят быстро, например в воде. При быстром охлаждении с температур отпуска 500—550 °С излом — волокнистый, характерный для вязкого состояния. После медленного охлаждения получается хрупкий кристаллический излом.

Существенным признаком хрупкости II рода является ее об­ратимость. Хрупкость, возникшая в результате медленного ох­лаждения с 500—550 °С, может быть устранена повторным от­пуском при 600—650 °С с последующим быстрым охлаждением. Она может быть вызвана вновь дополнительным отпуском оп­ределенной длительности при 500—550 °С.

Хрупкость II рода наиболее часто наблюдается в сталях, со­держащих повышенное количество фосфора, марганца, кремния, хрома или же при одновременном введении в сталь хрома и ни­келя или марганца. Введение в сталь молибдена или вольфрама в небольшом количестве (0,2—0,4 % Мо или 0,5—0,7 % W) зна­чительно уменьшает склонность ее к отпускной хрупкости.

Появление хрупкости II рода наиболее вероятно связано с диф­фузией растворенных атомов некоторых элементов к границе зерна и насыщением поверхностных слоев зёрна этими элемен­тами без выделения избыточней мелкодисперсных фаз (карбидов, фосфидов и т. д.). Особенно значительное влияние оказывает обо­гащение пограничных зон фосфором, снижающим работу образо­вания межзеренных трещин, что приводит к развитию отпускной хрупкости. Легирующие элементы хром, марганец, никель по­вышают содержание фосфора в приграничных объемах, а молиб­ден и вольфрам, наоборот, снижают, уменьшая склонность к от­пускной хрупкости.