ОТПУСК ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ

Общие закономерности влияния легирующих элементов на процессы, происходящие при отпуске закаленной стали, а следовательно, и свойства такой стали после закалки и от­пуска, имеют большое значение для практики термической обработки различных конструкционных и инструменталь­ных сталей.

При отпуске закаленной стали протекают процессы рас­пада мартенсита, образования цементита и специальных карбидов, их коагуляция, распад остаточного аустенита, возврат и рекристаллизация матрицы.

Рассмотрим влияние легирующих элементов на отдель­ные процессы, происходящие при отпуске закаленной стали.

Воре у дефектов кристаллического строения, образование предвыделений и выделение углерода и легирующих эле­ментов в карбидную фазу. При этом мартенсит углеродис­тых сталей, имеющий объемноцентрированную тетрагональ­ную (о. д. т.) решетку, переходит в феррит с о. д. к. решет­кой. В легированной стали на­чальные стадии распада мартен­сита (150—2000C) практически протекают так же, как и в угле­родистой стали.

Легирующие элементы слабо влияют на кинетику распада мар­тенсита до температур отпуска 150—200 0C и существенно изме­няют ее при более высоких тем­пературах. Карбидообразующие элементы (Cr, Mo, W, V, Nb) силь­но замедляют распад мартенси­та — выделение из него углерода. Если в углеродистой стали прак­тически весь углерод выделяется из мартенсита при 250—300 0C, то в сталях с карбидообразующи – ми элементами этот процесс сдви­гается в сторону более высоких температур (до 400—500 0C)? Такое влияние этих элемен­тов, очевидно, связано с уменьшением термодинамической активности углерода в растворе (см. гл. IV, п. 6), т. е. с увеличением сил связи Между атомами углерода и карби – дообразующего элемента в растворе.

.J

! /V

Г 7 I

I I

, I

I

VN

L«z

Рис. 59. Схема выделения угле­рода из мартенсита в углеро­дистых (Л, легированных не- карбидообразующими элемен­тами кроме кремния (2) и кар – бидообразующими элементами (3) сталях (обобщение по лите­ратурным данных)

Некарбидообразующие элементы (Ni, Cu) и слабый кар- ¦бидообразующий элемент марганец практически не задер­живают выделение углерода из мартенсита, а по некото­рым данным даже несколько ускоряют этот процесс. Ис­ключение из некарбидообразующих элементов составляет кремний, который заметно задерживает распад мартенсита.

Изложенные закономерности иллюстрируются схемой рис. 59, показывающей выделение углерода из мартенсита в карбидную фазу в углеродистой и легированных сталях. Как видно из схемы, карбиды цементитного типа начинают формироваться независимо от легирования при одной и той же температуре {t ц). Однако в стали, легированной карби – дообразующими элементами, при более высоких темпера­турах цементита образуется меньше, так как большее ко-

J 08 личество углерода остается растворенным в мартенсите. Так, при температуре t\ содержание углерода в мартенсите углеродистой и легированной некарбидообразующими эле­ментами стали (Cij2) намного меньше, чем в стали, легиро­ванной карбидообразующими элементами (Сз). При тем­пературе из мартенсита стали, легированной карбидо – образующим элементом, начинается интенсивное выделение углерода, что связано с образованием специального карбида. Значение температуры t зависит от карбидооб- разующей способности элемента, растворенного в мартен­сите: чем она выше, тем больше эта температура.

Если в мартенсите растворены два карбидообразующих элемента, температуры образования специальных карбидов которых различаются, то на кривой 3 будет наблюдаться (штриховая часть кривой 3) второе интенсивное выделение углерода из мартенсита при температуре При этой температуре возникает специальный карбид второго, более сильного карбидообразующего элемента. Значения темпе­ратуры tK для хромистых сталей ориентировочно равны 400—500 0C, для ванадиевых и молибденовых 500—550 0C, для ниобиевых и вольфрамовых 550—600°С.