Відпускна крихкість притаманна багатьом сталей. Сталь в стані відпускної крихкості характеризується низькою ударною в'язкістю. На інших механічних властивостях при кімнатній температурі стан відпускної крихкості практично не позначається.
На малюнку схематично показано вплив температури відпустки на ударну в'язкість легованої сталі, в сильному ступені схильною до відпускної крихкості. У багатьох легованих сталях спостерігаються два температурних інтервалу відпускної крихкості. При відпустці в інтервалі 250 - 400 ° С виникає необоротна, а в інтервалі 450 - 650 ° С - оборотна відпускна крихкість.
Вплив температури відпустки на ударну в'язкість стали
Вплив температури відпустки на ударну в'язкість сталі з високою схильністю до відпускної крихкості (схема):
1 - швидке охолодження у воді або маслі;
2 - повільне охолодження на повітрі або з піччю.
Ударна в'язкість загартованої сталі після відпустки в інтервалі 250 - 400 ° С менше, ніж після відпустки при температурах нижче 250 ° С. Якщо тендітну сталь, відпущену при 250 - 400 ° С, нагріти вище 400 ° С і перевести в в'язкий стан, то повторний відпустку в інтервалі 250 - 400 ° С не повертає сталь в крихке стан. Швидкість охолодження з температур відпустки в інтервалі 250 - 400 ° С не впливає на ударну в'язкість.
Сталь в стані незворотною відпускної крихкості має блискучий межкристаллитного злам по межах колишніх аустенітних зерен. Ця крихкість властива в тій чи іншій мірі всім сталей, в тому числі і вуглецевих. Тому середній відпустку стали, як правило, не використовують, хоча він і забезпечує високу межу текучості.
Причиною незворотною відпускної крихкості вважають карбідоутворення при розпаді мартенситу, зокрема виділення карбіду у вигляді плівки по межах зерен. Ця плівка при більш високих температурах відпустки зникає, а при повторному нагріванні до 250 - 400 ° С не відновлюється. Кремній в малолегованих сталях, затримуючи розпад мартенситу, усуває необоротну відпускну крихкість.
Ударна в'язкість багатьох сортів легованої сталі після високого відпустки при 450 - 650 ° С залежить від швидкості охолодження з температури відпустки. При швидкому охолодженні з температури високого відпустки (у воді або маслі) підвищення температури відпустки в інтервалі 450 - 650 ° С призводить до нормального росту ударної в'язкості (який спостерігається у вуглецевої сталі при будь-якій швидкості охолодження).
Після повільного охолодження з температури відпустки в інтервалі 450 - 650 ° С (з піччю або на повітрі) ударна в'язкість багатьох сортів легованої сталі виявляється нижчою, ніж після швидкого охолодження. Сталь в стані оборотної крихкості має межкристаллитного злам по межах вихідних аустенітних зерен.
Відпускну крихкість, що виникла через повільне охолодження при високому відпустці, можна усунути повторним високим відпусткою, але з швидким охолодженням. Ударну в'язкість можна знову знизити, провівши новий високий відпустку з повільним охолодженням. Внаслідок чергування підвищення і зниження ударної в'язкості при повторних нагріву з різною швидкістю охолодження відпускна крихкість, що виникає після відпустки в інтервалі 450 - 650 ° С, називається оборотною.
На сприйнятливість стали до відпускної крихкості великий вплив робить хімічний склад. Вуглецева сталь під час випробувань на ударний вигин при кімнатній температурі нечутлива до швидкості охолодження після високого відпустки. Фосфор, сурма, миш'як і марганець найбільш активно викликають відпускну крихкість, а хром діє слабше.
Хромисті стали без інших добавок малосприйнятливі до відпускної крихкості. Введення в хромистую сталь добавок марганцю, кремнію та нікелю різко підвищує її сприйнятливість до відпускної крихкості. Один нікель не викликає відпускної крихкості, але при взаємній присутності в стали нікелю і хрому або нікелю і марганцю відпускна крихкість виражена особливо сильно.
Молібден і вольфрам зменшують схильність стали до відпускної крихкості. Особливо ефективний в цьому відношенні молібден, корисна дія якого проявляється вже при концентрації його 0,2%.
Так як конструкційні стали для відповідальних виробів піддають поліпшенню, то оборотна відпускна крихкість є серйозною проблемою. Про причини оборотної крихкості сушествуют різні думки.
Тривалий час більшість дослідників дотримувалася гіпотези «розчинення - виділення», згідно з якою ударна в'язкість падає через виділення по границях зерен якихось фаз (карбідів, фосфидов або ін.). При нагріванні стали до температури високоговідпустки ці фази переходять в α-розчин, а при повільному охолодженні вони виділяються з нього і сталь стає крихкою.
Швидке охолодження з температури високоговідпустки запобігає виділенню фаз, знижують тендітну міцність. Гіпотеза «розчинення - виділення» пояснює оборотність відпускної крихкості.
Застосування спеціальних реактивів призводить до роз'ятрювання кордонів вихідного аустенітного зерна в стали, що знаходиться в стані оборотної відпускної крихкості. Знижена хімічна стійкість кордонів зерен в тендітній стали підтверджує, що при повільному охолодженні з температури високоговідпустки дійсно на кордонах зерен відбуваються якісь структурні зміни.
Вони викликають зниження ударної в'язкості, але практично не позначаються на інших механічних характеристиках, вимірюваних при кімнатній температурі.
Пояснюється це тим, що ударна в'язкість - надзвичайно структурно чутливе властивість, особливо чутливе до стану кордонів зерен.
Л. М. Утевський стверджує, що оборотна відпускна крихкість зумовлена не виділенням нової фази, а лише зміною складу розчину поблизу кордонів зерен. Так, збагачення прикордонних зол фосфором, що знижує роботу освіти межзеренного тріщин, призводить до розвитку відпускної крихкості.
Практичні заходи боротьби з оборотної відпускної крихкістю - швидке охолодження з температури відпустки (у воді або маслі) і легування стали молібденом або вольфрамом.
«Теорія термічної обробки металів»,
І.І.Новіков
Легуючі елементи, що утрудняють розпад мартенситу і коагуляцію карбідів (дивіться Структурні зміни при відпустці сталей), зміщують температурну кордон початку інтенсивного знеміцнення при відпустці з 200 - 300 до 450 - 550 ° С. Підвищення красностойкості загартованої сталі, т. Е. Здібності її чинити опір пом'якшення при нагріванні, - одна з основних цілей легування в виробництві інструменту. Для конструкційних легованих ...
Характер залежності механічних властивостей мартенситно-старіючих сталей від температури відпустки такий же, як у всіх дисперсно-твердіючих сплавів: зростання міцнісних властивостей, досягнення максимуму зміцнення і потім разупрочнение. За аналогією зі старінням можна виділити стадії зміцнюючого і разупрочняется відпустки. Зміцнення викликано утворенням сегрегації на дислокаціях і, головне, частково когерентних виділень проміжних фаз типу Ni3Ti і Ni3Mo. Разупрочнение пов'язано, ...
Мартенсітностареющіе стали - це безуглеродістие сплави на базі системи Fe - Ni, леговані додатково кобальтом, молібденом, титаном і іншими елементами. Типовий приклад - сплав заліза з 17 - 19% Ni, 7 - 9% Со, 4,5 - 5% Мо і 0,6 - 0,9% Ti (Н18К9М5Т). Сплави цього типу після повітряної гарту на мартенсит піддаютьвідпустки при ...
Зміна властивостей вуглецевих сталей Загартована вуглецева сталь характеризується не тільки високою твердістю, але і дуже великою схильністю до крихкого руйнування. Крім того, при загартуванню виникають значні залишкові напруги. Тому загартування вуглецевих сталей зазвичай не застосовують як остаточну операцію, хоча вона і може повідомити стали високу міцність (σв = 130/200 кгс / мм2). Для збільшення в'язкості ...
За температурі нагріву розрізняють низький, середній і високий відпустку. Низький відпустку на відпущений мартенсит (120 - 250 ° С) широко застосовують після гарту інструментів, цементованних і ціановані виробів і після поверхневого гарту. Мета низького відпустки - зменшення залишкових гартівних напруг; температуру низького відпустки вибирають такий, щоб твердість і зносостійкість не знизилися або слабо знизилися. Витримка при ...
