Изменение свойств легированных сталей

Легирующие элементы, затрудняющие распад мартенсита и коагуляцию карбидов (смотрите Структурные изменения при отпуске сталей), смещают температурную границу начала интенсивного разупрочнения при отпуске с 200 — 300 до 450 — 550 °С. Повышение красностойкости закаленной стали, т. е. способности ее сопротивляться смягчению при нагревании, — одна из основных целей легирования в производстве инструмента.

Для конструкционных легированных сталей весьма важно, что специальные карбиды выделяются при высоком отпуске в более дисперсной форме, чем цементит. Это обеспечивает повышенную вязкость, так как микропустоты (очаги разрушения) зарождаются около мелких частиц специального карбида труднее, чем около более крупных частиц цементита.

Вторичное твердение

В сталях с добавками Ti, Mo, V или W при повышении температуры отпуска после обычного разупрочнения, вызванного распадом мартенсита и коагуляцией частиц цементита, твердость возрастает. Это явление, обнаруживаемое после отпуска при температурах 500 — 600 °С, называют вторичным твердением.


Вторичное твердение при отпуске стали

Вторичное твердение при отпуске стали

Вторичное твердение при отпуске стали С 0,32%С и 1,36% V (Кэ).


Причина вторичного твердения — замена растворяющихся сравнительно грубых частиц цементита значительно более дисперсными выделениями специального карбида (TiC, V4C3, Мо2С или W2C). Частицы этих карбидов, предпочтительно выделяясь на дислокациях, упрочняют отпущенную сталь.

Добавка хрома, задерживающего смягчение при отпуске, обусловливает малое вторичное твердение или совсем не вызывает его. Это связано с тем, что выделения карбида Cr7С3 быстро коагулируют при 550 °С в противоположность таким карбидам, как Мо2С.

Добавки кобальта, не образующего своего карбида, усиливают вторичное твердение. Возможно, что это связано с затруднением полигонизации (сохранением высокой плотности дислокаций, на которых выделяются карбиды других элементов), а также с увеличением пресыщенности углеродом α-раствора.

Весьма интересно, что во время вторичного твердения параллельно с ростом предела текучести растет и вязкость из-за растворения сравнительно грубых частиц цементита. С увеличением времени отпуска в результате частичной коагуляции специального карбида обычно снижается предел текучести при одновременном росте вязкости.

Следовательно, можно подобрать оптимальное время отпуска для получения и высокой вязкости, и высокого предела текучести при вторичном твердении.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Отпускная хрупкость

Отпускная хрупкость присуща многим сталям. Сталь в состоянии отпускной хрупкости характеризуется низкой ударной вязкостью. На других механических свойствах при комнатной температуре состояние отпускной хрупкости практически не сказывается. На рисунке схематично показано влияние температуры отпуска на ударную вязкость легированной стали, в сильной степени склонной к отпускной хрупкости. Во многих легированных сталях наблюдаются два температурных интервала отпускной…

Изменение свойств мартенситно-стареющих сталей

Характер зависимости механических свойств мартенситно-стареющих сталей от температуры отпуска такой же, как у всех дисперсионно-твердеющих сплавов: рост прочностных свойств, достижение максимума упрочнения и затем разупрочнение. По аналогии со старением можно выделить стадии упрочняющего и разупрочняющего отпуска. Упрочнение вызвано образованием сегрегаций на дислокациях и, главное, частично когерентных выделений промежуточных фаз типа Ni3Ti и Ni3Mo. Разупрочнение связано,…

Влияние легирующих элементов

Диффузионная подвижность атомов легирующих элементов, растворенных в α-железе по способу замещения, на много порядков ниже, чем диффузионная подвижность атомов углерода, который растворен в железе по способу внедрения. При температурах отпуска ниже примерно 450 °С в матрице не происходит диффузионного перераспределения легирующих элементов: из α-раствора выделяются карбиды железа, в которых концентрация легирующих элементов такая же, как…

Отпуск мартенситностареющих сталей

Мартенситностареющие стали — это безуглеродистые сплавы на базе системы Fe — Ni, легированные дополнительно кобальтом, молибденом, титаном и другими элементами. Типичный пример — сплав железа с 17 — 19% Ni, 7 — 9% Со, 4,5 — 5% Мо и 0,6 — 0,9% Ti (Н18К9М5Т). Сплавы этого типа после воздушной закалки на мартенсит подвергают отпуску при…

Изменение механических свойств при отпуске сталей и выбор режима отпуска

Изменение свойств углеродистых сталей Закаленная углеродистая сталь характеризуется не только высокой твердостью, но и очень большой склонностью к хрупкому разрушению. Кроме того, при закалке возникают значительные остаточные напряжения. Поэтому закалку углеродистых сталей обычно не применяют как окончательную операцию, хотя она и может сообщить стали высокую прочность (σв = 130 / 200 кгс/мм2). Для увеличения вязкости…