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 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