Образование выделений на дислокациях показано на рисунке 138 (распад твердого раствора типа внедрения – углерод в феррите) и на рисунке 139 (распад твердого раствора замещения – медь в феррите).
3начительная растворимость легирующих элементов (Ti, А1, Мо, Сu и др.) в аустените позволяет получить большие пересыщения в результате бездиффузионного превращения в мартенсите. После старения, приводящего к некоторому перестарению (при 500-550°С), методом дифракционной электронной микроскопии в некоторых мартенситно-стареющих сталях удается определить природу выделяющихся фаз (см. таблицу 16).
Рисунок 138 – Выделения на дислокациях в сплавах на основе α-железа (о.ц.к. решетка)
Старение мартенситных сталей обычно проводят при температуре от 450 до 500°С (при температуре выше 500-550°С возможно обратное превращение мартенсита, в аустенит). При исследовании старения большого числа хромоникелевых и высоко никелевых мартенситно-стареющих сталей было показано, что временная зависимость объема превращения по всей исследованной области температур (400-500°С) хорошо описывается уравнением
Ln[1/(1-α)]=kτp, (282)
где α – доля превращенного объема;
τ – время;
k и р – константы.
Показатель р для начальной стадии старения мартенсита во всех случаях близок к 1/3, для старения δ-феррита в той же температурной области примерно равен 1/2.
Такое же значение показателя (1/2) отмечали при старении мартенсита, когда по электронно-оптическим данным выделяли избыточные фазы, т. е. при достаточно большом содержании легирующего компонента в стали и при достаточно высокой температуре старения (>500°С).
Рисунок 139 – Распад твердого раствора замещения – медь в феррите
Если р=1/2 характерно для выделения новой фазы, то р=1/3 характерно для начальной стадии старения мартенсита независимо от природы продукта распада. Поэтому естественно предположить связь такого значения показателя р с процессом старения в условиях высокой плотности дефектов.
В стали Н13М5 в результате старения при 500-550°С выделатся фаза Ni3Mo; в соответствии с этим обнаруживаются две стадии старения: в начальной стадии (до10-20 мин при 550°С, т. е. до достижения состояния максимального упрочнения) р=1/3, во второй стадии (т. е. на стадии выделения и разупрочнения) р=1/2. Если старение стали Н13М5 проводили при очень низкой температуре (475°С), то вторая стадия (р~1/2 не обнаруживалась (выдержка 1 ч), в противоположность старению при 500-550°С значение р уменьшалось; в этом случае, по-видимому, можно говорить об относительной устойчивости (метастабильности) состояния, возникающего в начальной стадии распада.
Вывод об устойчивости состояния, возникающего после старения при температуре ниже 500°С, подтверждается измерениями твердости, предела упругости и ширины рентгеновской линии.
Некоторое уменьшение физической ширины линии (В110) после кратковременного старения, по-видимому, обусловлено перераспределением дислокаций, которые в исходном мартенсите могли не занимать самых выгодных с точки зрения общей упругой энергии взаимных положений. Затем, после некоторого увеличения ширины в результате старения, при 450°С ширина линии не изменяется, тогда как при 500°С идет ее непрерывное уменьшение, которое может быть связанно не только с уменьшением плотности дислокаций, но и с компенсацией упругих полей дислокаций и частиц в ходе их образования и роста, сопровождающегося потерей когерентности.
Сравнительно, быстрое и значительное по общему эффекту изменение электросопротивления в первый период старения сопровождается основным эффектом упрочнения. На следующей (медленной) стадии изменения электросопротивления распад приводит к дополнительному упрочнению.
При дополнительном упрочнении стали значения твердости, которые достигаются за первые 30-60 мин старения при 450 и 500°С, сильно различаются.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.