 |
Реклама. ООО ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СИБИРЬ" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjdu9Fh1
| |
электронных микроскопах «Комебакс» и PSEM-500 фирмы «Филипс». Анализ фрактограмм показал влияние ТЦО на вязкость разрушения. Малоуглеродистая сталь 15Х2НМА достаточно вязко разрушается после всех видов ТО: закалки и отпуска, нормализации и отжига. Однако применение этой стали для изготовления ответственных деталей машин требует увеличения ударной вязкости и снижения критической температуры хрупкости, что достигается ТЦО. Режим ТЦО и полученные значения механических свойств будут приведены в последующих главах. В этом параграфе сопоставим только фрактограммы изломов стали после традиционного улучшения (рис. 2.46), т. е. после закалки и высокого отпуска, и после ТЦО (рис. 2.47).
На рис. 2.46 видно, что разрушение вязкохрупкое транскристаллитное с элементами среза, о чем свидетельствует незавершенность
формирования чашек, свойственных вязкому излому. Доля хрупкой составляющей в изломе 60—70 %, которая состоит из совокупности микро-и квазисколов с размерами фасеток 80—200 мкм. Большая глубина впадин рельефа свидетельствует о том, что работа разрушения образцов, несмотря на наличие большой доли хрупкой составляющей, значительна.
Разрушение стали 15Х2НФА после оптимального режима ТЦО вязкое (рис. 2.47). Характер излома типично чашечный, образующийся в результате зарождения, роста и слияния микропор. Чаще всего при вязком изломе микропоры образуются у частиц второй фазы (карбидов), что видно на фрактограммах. Зерна вторичной фазы расположены внутри чашек, на их дне. Так как при ТЦО частицы вторичных фаз измельчаются, то центров зарождения микропор в стали очень много. Поэтому возрастает поглощение энергии разрушения на зарождение множества микротрещин до их слияния в трещину разрушения (магистральную трещину). Это подтверждается результатами механических испытаний на ударную вязкость: ТЦО всегда увеличивает работу зарождения трещины А3. Кроме того, распространение трещины в таком вязком материале вызывает большую равномерную деформацию разрушаемого образца, что требует значительных энергетических затрат.
Выявленное на фрактограммах изменение в характере изломов стали 15Х2НФА в результате ТЦО хорошо согласуется с данными, полученными другими методами анализа, а также с результатами механических испытаний.
На рис. 2.48 приведены фрактограммы отожженной стали 40Х. Видно, что излом, преимущественно хрупкий, меж- и транскристаллитный происходит по механизму скола. Такое разрушение обусловлено охрупчиванием стали при отжиге, а именно тепловой и отпускной хрупкостью. В результате ТЦО у стали 40Х меняется характер разрушения на полностью вязкий, чашечный.
Не случайно поэтому ударная вязкость возрастает в 3—4 раза, а испытуемые образцы часто не разушаются, а только деформируются. На рис. 2.49. видно, что сталь 40 Х в результате ТЦО становится абсолютно вязкой, без хрупкой составляющей в изломе.
Повышение вязкости разрушения стали 40Х в результате ТЦО снижает температуру перехода в хрупкое состояние на 20—30 °С. Поэтому были проведены испытания образцов из стали 40Х, подвергнутых ТЦО на повышенную вязкость, при температуре —40 °С. Фрактограммы изломов этих образцов приведены на рис. 2.50. Из фрактограмм видно, что и при этой температуре излом еще сохраняет вязкохрупкий характер. Однако такое понижение температуры изменяет механизм разрушения от меж- и транскристаллитного в отожженном состоянии (см. рис. 2.48, а) к транскристаллитному с элементами квазискола. Это свидетельствует о том, что при пониженных температурах сталь 40 Х
после ТЦО обладает значительным запасом внутренней энергии и хорошо сопротивляется разрушению.
Высокопрочная сталь 14Х17Н2 мартенситно-ферритного класса со специальными физико-механическими свойствами имеет тот недостаток, что после обычной закалки от 975—1040 °С в масле и отпуска при 275— 350 °С обладает малой пластичностью и вязкостью. В целях повышения пластичности данную сталь подвергали соответствующей ТЦО. В результате этой обработки ударная вязкость возрастала, а фрактографические исследования показали, что при испытаниях разрушение стали изменялось от хрупкого к вязкому (рис. 2.51).
Представляет интерес разрушение порошкового сплава, получаемого путем оплавления связующего материала. Таким сплавом является композит порошкового вольфрама и связующей аустенитной никелевой стали. Разрушение порошкового сплава идет в основном по связующей стали. На рис. 2.52, а и в видны очаги значительной пластической деформации. При увеличении фрактографических снимков в 400 раз заметна разница в изломах отожженного и термоциклированного образцов. В случае отжига разрушение связующей составляющей более хрупкое, чем после ТЦО (рис. 2.52,6 и г). Этим объясняется увеличение ударной вязкости от 8 до 40 кДж/м2.
Аналогичное влияние ТЦО на характер изломов обнаружено у литейных алюминиевых сплавов, в частности у алюминиево-кремниевого сплава АЛ2. Механизм разрушения при одних и тех же условиях испытания меняется в зависимости от дисперсности кремния. В исходном (литом) и обработанном по режиму Т6 состояниях разрушение представляет собой типичный транскристаллитный хрупкий излом (рис. 2.53). В образцах после ТЦО излом соответствует вязкохрупкому разрушению с мелкими фасетками. Структура излома носит смешанный характер — «чашечная» плюс разрушение по кремнию — хрупкий «ручьистый» излом.
Таким образом, в результате ТЦО различных сплавов характер разрушений изменяется в сторону увеличения вязкой составляющей в изломах.
Глава 3
ВЛИЯНИЕ ТЦО НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
Простые углеродистые стали широко распространены, а процессы, происходящие в них при фазовых и структурных превращениях, хорошо изучены. Поэтому первоначально исследовали влияние ТЦО на структуру и механические свойства нелегированных мало- и среднеуглеродистых конструкционных сталей в режимах средне- и высокотемпературной ТЦО.
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ