Механические свойства сталей, закаленных на мартенсит
Автор: Александр Лукьянов • Июнь 14, 2018 • Лекция • 4,751 Слов (20 Страниц) • 565 Просмотры
Лекция 6х.
Механические свойства сталей, закаленных на мартенсит.
В структуре закаленной стали кроме основной составляющей - мартенсита, присутствует некоторое количество остаточного аустенита, и возможно, частицы карбида.
Важнейшей особенностью закалки на мартенсит является упрочнение стали.
Способность стали повышать твердость в результате закалки называется закаливаемостью.
При закалке скорость охлаждения уменьшается от поверхностных слоев изделия к центральным. Если на некотором расстоянии от поверхности скорость охлаждения ниже критической, то закалка будет не сквозной. Толщина закаленной зоны характеризуется прокаливаемостью.
При закалке часто возникают высокие внутренние напряжения, что приводит к короблению и образованию трещин. Поэтому, стараются регламентировать скорость охлаждения при закалке.
Сильное упрочнение при закалке обеспечивает мартенсит в результате совместного действия нескольких факторов.
- Напряжения течения М возрастает с увеличением в нем содержания углерода, согласно расчетам по разным моделям либо линейно, либо пропорционально √С,% (При закалке сталь охлаждали до –196°С, и при этой же температуре проводили испытания – образование атмосфер углерода около дислокаций исключено). (Твердорастворное упрочнение)[pic 1]
HRC
70 Мартенсит[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]
[pic 12]
50 сталь[pic 13]
[pic 14]
30[pic 15][pic 16]
0.2 0.6 1 1.4 С,%
- Границы между кристаллами м являются барьерами для движения дислокаций. Прочность сталей с пакетным М зависит как от размера пакетов, так и реек. Прочность связана с размер пакетов соотношением типа Холла-Петча. Размер пакета зависит от величины зерна аустенита – чем меньше зерно А, тем меньше пакеты, тем выше прочность. РИС. Ниже. (Зернограничное упрочнение)
- Упрочнению мартенсита способствует высокая плотность дислокаций в рейках пакетного М и двойников – в пластинчатом М. В малоуглеродистых сталях субструктурное упрочнение соизмеримо с твердорастворным. В средне- и высоколегированных вклад субструктурного упрочнения меньше, чем твердорастворного.
σт, МПа[pic 17]
1200 0,2%C[pic 18]
600[pic 19]
2 1.4 D-1/2
- Важный вклад в упрочнение вносит закрепление дислокаций атмосферами.
- Если закалка сопровождается самоотпуском, то дисперсные карбиды тоже могут вносить вклад в упрочнение (дисперсионное упрочнение). Однако при этом уменьшается содержание углерода в М, что снижает прочность.
- Легирующие элементы слабо влияют на прочность М.
- Увеличение количества остаточного аустенита понижает прочность стали, закаленной на М. Для нелегированных сталей это становится заметным при С более 0,7%. Если при аустенизации заэвтектоидных сталей обеспечено полное растворение карбидов, то Мн снижается, количество ОА увеличивается и прочность падает (рис. Кривая 1).
При закалке наряду с повышением прочности происходит снижение пластичности и сопротивление хрупкому разрушению. Причина – низкая подвижность дислокаций не обеспечивает релаксацию напряжений у вершины трещины.
- Чем выше содержание углерода в М, тем ниже пластичность. В безуглеродистых сталях, где дислокации тормозятся границами кристаллов М и субструктурой, пластичность и вязкость разрушения достаточно высокая.
- Снижению пластичности способствует укрупнение зерна аустенита, т.к. 1) на границах зерен А возможно образование скоплений примесных атомов, ослабляющих межзеренное сцепление → на границе легче образуется трещина, по границам зерен легче распространяется тещина; 2) увеличивается размер пакетов → уменьшается путь трещины, т.к. трещина изменяет свое направление при пересечении границы пакета (границы реек не меняют направления роста трещины).[pic 20][pic 21][pic 22]
[pic 23]
Высокие внутренние напряжения после закалки способствуют зарождению хрупких микротрещин.
...