Влияние на легиращите елементи върху свойствата на стоманата

Що се отнася до механичните свойства на закалената стомана, те все още не могат да бъдат определени от счупването, тъй като те зависят предимно от състава на стоманата, а счупването служи само като израз на нейното структурно състояние. Обаче сухата влакнеста структура на счупване на закалена стомана показва, че стоманата с даден състав ще има нормални механични свойства. Друг вид счупване, като кристално счупване, показва обратното, по-специално по-крехко състояние на закалената стомана.

Трябва да се отбележи, че често отделните експериментатори не правят ясна разлика между фиброзна фрактура и суха фиброзна фрактура. Това е ирационален подход към проблема, тъй като въпреки сравнително малката разлика в наименованието, в действителност тези видове фрактури имат напълно различен характер и механизъм на образуване по време на повреда.

Влакнестата фрактура е повърхност на фрактура на силно деформирани зърна на α-фазата и когато се образува суха влакнеста фрактура, фрактурата протича без значителна пластична деформация на зърната и вероятно се развива в отделни фрагменти (малки кристали със същата текстура), които съставляват бившето аустенитно зърно.

5. Нафталин и каменоподобна фрактура

Нафталинът е кристална фрактура, на повърхността на която, когато ъгълът на наклона на пробата се промени спрямо захранващата светлина, се наблюдават области (зони), които имат характерен слабо метален блясък, донякъде напомнящ на отделни частици нафталин. Счупването на нафталина се получава в нетермично обработена и термично обработена стомана.

Подобен на камък се нарича фрактура (фиг. 217), на външен вид наподобяващакристален, но се различава от него с малко по-нисък блясък и изключително едрозърнеста структура. На практика този тип счупване се наблюдава само при топлинно обработена стомана и се открива, когато изпитваната стомана е в относително пластично състояние. Така например, след втвърдяване и ниско или средно темпериране, каменоподобната структура на счупването не се отваря. Достатъчно е обаче същата стомана да се освободи допълнително с 600-680°, за да се получи каменна структура при счупването й. С други думи, надеждни идеи за наличието на подобно на камък счупване в стоманата могат да бъдат получени само чрез тестването й в относително пластично състояние.

Често не цялата повърхност на фрактурата има едрозърнеста камениста структура, а само част от нея, която е ясно видима.

в термично обработената стомана на общия фон има финозърнеста и особено влакнеста фрактура.

Проучването на условията за възникване и установяването на физическата природа на нафталиновата и каменоподобната фрактура са посветени главно на трудовете на съветските учени и изследователи К. А. Малишев, В. А. Архаров, М. П. Браун, П. Е. Воронов, Н. А. Питада и С. Т. Киселев, които са основните в съвременната металургична литература. Тъй като не можем да разгледаме подробно тези произведения, нека се спрем накратко на основните им разпоредби.

По този начин някои изследователи смятат, че нафталинът се счупва във всички видове конструкционни стомани в резултат на прегряването му при 1250-1350 ° и повече. Въпреки това, тенденцията за образуване на нафталинова фрактура и загрубяване на зърното му не е еднаква и се определя от легирането и характера на топенето на изпитваната стомана. хром-никел,хром-никел-молибденови, хром-никел-волфрамови, хром-манганови, хром-манган-молибденови стомани. Стоманите, съдържащи силиций като легиращ елемент в състава си, са по-малко склонни към нафталиново разрушаване и не дават груба нафталинова структура при дълги експозиции при 1350-1400 °. Молибденът и волфрамът допринасят за уголемяването на нафталиновите зърна.

В промишлената практика се наблюдава фрактура на нафталин в стомана след обработка с горещо налягане, ако в процеса е допуснато значително прегряване и обработката е извършена без използване на интензивни редукции. Счупването на нафталина може да бъде напълно елиминирано чрез вторична рекристализация на стоманата по време на нейната по-нататъшна топлинна обработка. За елиминиране на слабо нафталиновата структура е достатъчна еднократна рекристализация. В случай на развита голяма нафталинова структура е необходима поне двукратна рекристализация, например нормализиране или отгряване, последвано от термично подобряване. В случаите, когато след топлинна обработка нафталиновата структура не се елиминира, което лесно се открива при счупването на термично обработена стомана, това е придружено от влошаване на якостта на стоманата и показва необходимостта от нейната допълнителна рекристализация. Разбира се, след елиминиране на нафталиновата фрактура, стоманата придобива нормални механични свойства.

Според К. А. Малишев, каменна фрактура, като нафталин, може да възникне в конструкционна стомана от всички видове в резултат на нейното прегряване над определена температура (приблизително 1250-1350 °), която не е постоянна за даден клас стомана, но зависи от характеристиките на всяко топене на стомана. Температурната граница на възникване на каменоподобна фрактура също зависи от продължителността на експозиция по време на нагряване; с увеличаванескорост на затвора, тя намалява донякъде. Досега не е установено закономерно влияние на състава върху склонността на конструкционната стомана към поява на каменообразно счупване.

В промишлената практика се наблюдава фрактура, подобна на камък, в термично обработена стомана в случаите, когато вместо нагряване на стоманата до 1000-1200 °, както обикновено по време на горещо формоване под налягане, се допуска прегряване на стоманата и обработката под налягане се извършва без достатъчно енергични намаления.

Каменно счупване може да се наблюдава и при термично обработена лята стомана, ако след закаляване тя е била дълго време в температурния диапазон, граничещ с линията на солидус. Такова счупване понякога се среща в големи профилни отливки със значителна дебелина на стената, особено когато температурата на излятия метал е малко надценена.

Счупването, подобно на камък, не се елиминира чрез конвенционална термична обработка, като обикновено отгряване, нормализиране, термично подобряване, дори ако те се повтарят много пъти.

Намаляването и понякога пълното елиминиране на каменоподобната фрактура е възможно само в резултат на продължително дифузионно отгряване при 1050-1150 °. Надеждното отстраняване на каменоподобната фрактура се постига чрез енергична гореща обработка. Каменната структура в фрактурата е придружена от рязко влошаване

пластичност и якост на топлинно обработената стомана и следователно се счита за неприемлива за конструкционна стомана. Нека разгледаме съвременните представи за природата на нафталина и каменоподобната фрактура.

К. А. Малишев пръв предполага, че нафталиновата структура на стоманата се дължи на текстурата на кристалната решетка от малки аустенитни зърна, запазени в границите на старото голямо аустенитно зърно. Това предположение беше потвърдено експериментално.Показано е, че нафталиновите зърна са поликристални и са разделени на няколко групи малки кристалити, дискретно различаващи се по ориентация. „В различни части на едно и също нафталиново зърно такава поликристална структура е една и съща. Навсякъде има кристали от едни и същи ориентационни групи, смесени един с друг, и процентът на кристалите, принадлежащи към всяка от тези групи, е еднакъв навсякъде. По този начин нафталиновите псевдозърна могат да се характеризират като сложна текстура, която е комбинация от няколко прости текстури. В светлината на това не е трудно да се установи механизмът за разрушаване на нафталиновата структура на стоманата по време на вторична рекристализация. Очевидно в този случай текстурите, съставляващи псевдозърното, се разстройват, появяват се нови текстури с променена посока на техните оси и накрая псевдозърното се разделя на няколко нови зърна.

По-малко ясно е естеството на образуването на каменоподобна фрактура.

Според К. А. Малишев, каменоподобната фрактура е резултат от отделянето при високи температури на тънки черупки от неметални примеси по границите на аустенитните зърна. Предполага се, че при нагряване на стоманата до температури, съответстващи на появата на каменоподобна фрактура, значителна част от примесите преминават в твърдия разтвор и отново се освобождават от него по време на бавното охлаждане на стоманата по границите на обраслите аустенитни зърна. Авторът посочва, че бързото охлаждане от температури на нагряване, съответстващи на появата на каменна фрактура, предотвратява появата му, тъй като разтворените примеси нямат време да се откроят по границите на аустенитното зърно. Нормалната, конвенционална топлинна обработка на каменоподобна фрактурирана стомана, извършена при относително ниски температури, не може да промени значителнопреразпределение на примеси и следователно не води до елиминиране на такава структура. Крехките неметални междинни слоеве по границите на старите аустенитни зърна причиняват междукристално счупване на стоманата с малко потребление на енергия, което обяснява ниската ударна якост на стоманата с каменна структура на счупване.

Малко по-различна интерпретация на природата на каменоподобната фрактура, да

Автор:АдминистрацияОбща оценка на статията:Публикувана:21.03.2011 г.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _