Старение углеродистой стали

Виды отпускной хрупкости

Превращения при отпуске

1. Распад мартенсита происходит ниже температуры 350°С. В этих условиях происходит выделение атомов углерода из решётки мартенсита и образование карбида железа Fe₂C в виде мельчайших дисков (пластин). В результате образуется мартенсит отпуска, состоящий из низкоуглеродистого мартенсита и мельчайших частиц цементита. Снимается часть внутренних напряжений и немного снижается твёрдость, легирующие элементы препятствуют этому процессу.

2. Превращение остаточного аустенита в мартенсит отпуска происходит при температуре 250-350°С.

3. Снятие внутренних напряжений и карбидное превращение происходит при температуре 350-400°С, в результате чего завершается процесс выделения углерода из α-раствора (мартенсита) и происходит карбидное превращение Fe₂C→Fe₃C. После такого отпуска сталь состоит из кристаллов феррита и мельчайших частиц цементита – троостит отпуска.

4. Коагуляция и сфероидизация карбидов протекает в интервале температур 400-700°С. Тонкопластинчатые карбиды приобретают округлую форму и укрупняются, в результате его троостит отпуска при температуре 500-600°С превращается в сорбит отпуска, а при температуре 650-700°С - в перлит отпуска.

Чем выше температура отпуска, тем сильнее снижается твёрдость стали и сильнее повышается пластичность и вязкость. Для некоторых сталей характерна отпускная хрупкость, т.е. снижение вязкости при отпуске.

1. Обратимая отпускная хрупкость возникает при отпуске в интервале температур 250-400°С. Это связанно с выделением карбида из мартенсита по границам зерна. Её можно устранить нагревом выше 400°С.

2. Необратимая отпускная хрупкость возникает в некоторых легированных сталях если они медленно охлаждаются после отпуска при температуре 500-550°С. Если такую сталь охлаждать быстро, то хрупкость не возникает.

Под старением понимают изменение свойств сплава, протекающее во времени без заметного изменения микроструктуры. Старение бывает термическое и деформационное, естественное (при комнатной температуре) и искусственное (при нагреве).

Термическое старение происходит в том случае, если металл был быстро охлаждён после нагрева, в результате не успел выделиться третичный цементит из феррита. При последующей выдержке при комнатной температуре (естественное старение) или при повышенной температуре (искусственное) происходит выделение третичного цементита, приводящее к небольшому повышению прочности.

Деформационное старение происходит после пластической деформации, если она выполняется ниже температуры рекристаллизации, в этом случае также происходит выделение карбидов, при этом повышается прочность и твёрдость, и резко снижается ударная вязкость.

Тема2.1: Основные составляющие технологического процесса термической обработки

1. Нагрев

2. Выдержка при заданной температуре

3. Охлаждение