Материал: Kushner - Materialovedeniye 2008

дисперсных карбидов. При температуре около 250 ° С начинается превращение Σ -карбида в цементит; при этом когерентность решеток α-твердого раствора и карбида нарушается.

При среднем отпуске (350–400 ° С) из мартенсита выделяется весь избыточный углерод с образованием цементитных частиц. При этом тетрагональность решетки железа уменьшается, она становится кубической. В результате вместо мартенсита остается феррит. Такая ферритоцементитная смесь называется трооститом отпуска, а процесс, приводящий к таким изменениям, среднетемпературным отпуском. При таком нагреве значительно уменьшаются внутренние напряжения и снижается плотность дислокаций.

При более высоких нагревах (500 ° С и выше) в углеродистых сталях происходят изменения структуры, не связанные с фазовыми превращениями: изменяются форма, размер карбидов и структура феррита. С повышением температуры происходит коагуляция – укрупнение частиц цементита. Форма кристаллов постепенно становится сферической – этот процесс назвали сфероидизацией.

Коагуляция и сфероидизация карбидов происходят с заметной скоростью, начиная с температуры 400 ° С. Зерна феррита становятся крупными и их форма приближается к равноосной. Феррито-карбидная смесь, которая образуется после отпуска при температуре 400–600 ° С, называется сорбитом отпуска. При температуре, близкой к точке А1, образуется грубая феррито-цементитная смесь – зернистый перлит.

Влияние температуры отпуска на механические свойства стали с 0,4 % углерода показано в таблице 8.1.

Таблица 8.1

При отпуске некоторых сталей возможны негативные явления – отпускная хрупкость. Это снижение ударной вязкости сталей, отпущенных при температуре 250–400 и 500–550 º С (рис. 8.6).

Первый вид отпуска называется необратимой хрупкостью (Ι рода); присущ практически всем сталям и обусловлен неоднородным выделением карбидов из мартенсита. Повторный отпуск при более высокой температуре (400–500 ° С) снимает хрупкость и сталь становится к ней не склонной

96

даже при повторном нагреве при 250–400 ° С. В связи с этим эта хрупкость получила название необратимой. Отпуск сталей, склонных к этому виду хрупкости при температурах 250–400 ° С, не назначается. Этот род хрупкости не зависит от скорости охлаждения после отпуска.

Рис. 8.6. Влияние температуры отпуска на ударную вязкость стали:

Ι – зона необратимой отпускной хрупкости; ΙΙ – зона обратимой отпускной хрупкости

Второй вид отпускной хрупкости (ΙΙ рода) является обратимым. Проявляется он при медленном охлаждении легированной стали при температуре 500–550 ° С. Данная хрупкость может быть устранена повторным отпуском с большой скоростью охлаждения. В этом случае устраняется причина этой хрупкости – выделение карбидов по границам бывших аустенитных зерен. Устранение отпускной хрупкости легированных сталей возможно введением в них малых добавок молибдена (0,2–0,3%) или вольф-

рама (0,5–0,7%).

Тесты для контроля текущих знаний.

1.Твердый раствор внедрения углерода в Feα называется:

1) цементитом;

2) ферритом;

3) аустенитом;

4) ледебуритом.

2.Твердый раствор внедрения углерода в Feγ называется:

1) цементитом;

2) ферритом;

3) аустенитом;

4) ледебуритом.

3.Химическое соединение Fe3C называется:

97

1)цементитом;

2)ферритом;

3)аустенитом;

4)ледебуритом.

4. Упорядоченный перенасыщенный твердый раствор углерода в Feα

называется:

1) цементитом;

2) ферритом;

3) аустенитом;

4) мартенситом.

5. Сталями называют:

1) сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02% С; 2) сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 до 2,14% С;

3) сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67% С; 4) сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8% С.

6. Чугунами называют:

1) сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02% С; 2) сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 до 2,14% С;

3) сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67% С; 4) сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8% С.

7. Эвтектоидной сталью называют:

1)сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02% С;

2)сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 до 2,14% С;

3)сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67% С;

4)сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8% С.

8.Завтектоидной сталью называют:

1)сплав железа с углеродом, содержащий до 0,02% С;

2)сплав железа с углеродом, содержащий от 0,02 до 0,8% С;

3)сплав железа с углеродом, содержащий от 0,8 до 2,14% углерода;

4)сплав железа с углеродом, содержащий 0,8% углерода.

9.Доэвтектоидной сталью называют:

1)сплав железа с углеродом, содержащий до 0,02% С;

2)сплав железа с углеродом, содержащий от 0,02 до 0,8% С;

3)сплав железа с углеродом, содержащий от 0,8 до 2,14% С;

4)сплав железа с углеродом, содержащий 0,8% С.

10. Доэвтектическими чугунами называют:

98

1)сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% С;

2)сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 4,3% С;

3)сплавы железа с углеродом, содержащие от 4,3 до 6,67% С;

4)сплавы железа с углеродом, содержащие 4,3% С.

11. Эвтектическим чугуном называют:

1) сплав железа с углеродом, содержащий до 2,14% С; 2) сплав железа с углеродом, содержащий от 2,14 до 4,3% С;

3) сплав железа с углеродом, содержащий от 4,3 до 6,67% С; 4) сплав железа с углеродом, содержащий 4,3% С.

12. Заэвтектическими чугунами называют:

1) сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% С; 2) сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 4,3% С;

3) сплавы железа с углеродом, содержащие от 4,3 до 6,67% С; 4) сплавы железа с углеродом, содержащие 4,3% С.

13. Какие примеси в железоуглеродистых сталях относятся к вредным:

1)кремний;

2)марганец;

3)сера;

4)фосфор.

14. Какие примеси в железоуглеродистых сталях относятся к полезным:

1)кремний;

2)марганец;

3)сера;

4)фосфор.

15. В каких сталях в наибольшей степени удален кислород:

1)в кипящих «кп»;

2)в спокойных «сп»;

3)в полуспокойных «пс»;

4)в низкоуглеродистых.

16.Стали, характеризующиеся низким содержанием вредных при-

месей и неметаллических включений, называются:

1)малопрочными и высокопластичными;

2)углеродистыми качественными;

3)углеродистыми сталями обыкновенного качества;

4)автоматными сталями.

99