Превращение мартенсита и Аустенита при нагреве (отпуск стали)

Отпуском называют термическую операцию, заключающуюся в нагреве закаленной стали до температуры ниже ac₁, с последующей выдержкой и охлаждением с заданной скоростью. В процессе нагрева происходят объемные и структурные изменения в стали. Если в дилатометре – приборе, позволяющем фиксировать изменения длинны образца в зависимости от температуры, то самописец прибора будет фиксировать горизонтальную прямую линию 1.

При нагреве закаленной стали (кривая 2) до 80-100⁰C изменение в длине практически не наблюдается.

Начиная с температуры 80⁰C имеет место сокращение длины образца. Вплоть до температуры 200⁰C происходит так называемое 1-е превращение, при отпуске, в результате мартенсита выделяется карбид Fe₂C когерентно связанный с матричным твердым раствором. При этом степень тетрогональности мартенсита уменьшается, отношение c/a - стремится к 1, но не равно ей.

При нагреве выше 200⁰C происходит обратное. Наблюдается прирост длины образца. В интервале температур 200-300⁰C происходит 2-е превращение при отпуске. В интервале этих температур аустенит остаточный превращается в отпущенный мартенсит.

3-е превращение происходит при 300-400 градусах. В этом интервале температур происходит карбидное превращение. Метастабильный карбид Fe₂C превращается в стабильный, в Fe₃C. Одновременно происходит срыв когерентности и обособление карбидов. Снижается и уровень внутренних напряжений.

4-е превращение протекает при температуре выше 400 град., и состоит в коагуляции карбида. Структура стали после отпуска зависит от температуры отпуска.

При температуре отпуска 300-500 град., получается тростит отпуска.

При температуре 500-600 град. – сорбид отпуска, отличающегося от аналогичных структур, полученных при непрерывном охлаждении тем, что имеет зернистую морфологию, тогда как после непрерывного охлаждения из аустенитной области - пластинчатую морфологию. При одинаковой твердости тростит и сорбит отпуска по сравнению с троститом и сорбитом, полученным при непрерывном охлаждении, имеют более высокие значения в пределах текучести и ударной вязкости.

ОТПУСКНАЯ ХРУПКОСТЬ СТАЛИ

Отпускная хрупкость — понижение вязкости и сопротивления хрупкому разрушению легированной стали при отпуске в определенном интервале темп-р, а также при медленном охлаждении после отпуска или отжига в интервале 650—450°.

Различают необратимую и обратимую отпускную хрупкость стали. Необратимая отпускная хрупкость стали проявляется в падении вязкости при отпуске в интервале 250—400°. Хром и марганец способствуют развитию необратимой отпускной хрупкости стали, молибден, вольфрам и ванадий не оказывают на нее влияния. Кремний, частично хром и др. элементы способствуют сдвигу необратимой О. х. с. в сторону более высокой темп-ры. Измельчение зерна приводит к уменьшению необратимой О. х. е., а сравнительно умеренная пластич. деформация полностью устраняет необратимую отпускную хрупкость стали. Данный вид хрупкости связан, видимо, с изменением состояния бывших границ зерен аустенита. Обратимая отпускная хрупкость стали проявляется в падении ударной вязкости легированной стали при медленном охлаждении в интервале 650— 450°, а также при более или менее длит, выдержках при отпуске в этом интервале температур. В то же время после быстрого охлаждения после отпуска при 650—450° сталь, склонная к обратимой отпускной хрупкости, приобретает нормальную вязкость. Возникшая в результате медленного охлаждения О. х. с. уничтожается повторным нагревом до темп-ры выше 650° и быстрым охлаждением. Необратимая О. х. с. проявляется не только при продолжит, отпуске в интервале 650— 450°, но и при медленном охлаждении после отпуска, а также при продолжит, нагреве (при 550—450°) отожженной или нормализованной стали. Обратимая О. х. с. проявляется в резком смещении порога хладноломкости в сторону более высокой темп-ры. Отпускная хрупкость большинства легированных сталей вызывает снижение ударной вязкости и сопротивление хрупкому разрушению. Излом ударных образцов из волокнистого превращается в межкристаллический. Механич. хар-ки, определяемые при комнатной темп-ре, за исключением очень малого роста предела текучести, на обратимую О. х. с. не реагируют. Только при очень сильном развитии обратимой отпускную хрупкость стали или при применении надрезанных образцов или низких темп-р испытания происходит понижение пластичности образцов при разрыве.