Азот в стали. Влияние азота на свойства стали. Азот в стали в процессе ее производства, страница 9

При механическом старении чистые железоуглеродистые и железоазотистые сплавы обнаруживают различия. При выделении нитридов твердость достигает максимума при 50°С уже через два часа, в то время как под влиянием углерода при 50°С за два часа твердость еще не повышается, а максимума она достигает только при 200°С (рисунок 16). Таким образом, проявляется влияние различной растворимости азота и углерода при   комнатной температуре.

Около 2 · 10 ^{– 5} % азота, растворенного в железе при комнатной температуре, уже, очевидно, достаточно, чтобы задержать движение дислокаций, образовавшихся при холодной деформации. Такое же количество углерода находится в растворенном состоянии до 150°, поэтому он может вызвать механическое старение только выше этой температуры. Эти факты наряду с высокой скоростью диффузии азота в стали дают основание приписывать старение сталей главным образом влиянию азота.

Синеломкость, характеризующаяся повышением прочности и твердости и снижением пластичности при деформации или после нее, обусловлена при нагреве до синего цвета побежалости взаимодействием между растворенными атомами и дислокациями. Стали, подверженные старению, всегда оказываются восприимчивыми и к синеломкости. Синеломкость обусловливается, главным образом, содержанием азота. Как показывает рисунок 17, даже в железе с 0,04% С наблюдается незначительное повышение предела прочности при температурах испытания 100 - 250°; в железе с 0,02% N этот эффект выражен значительно сильнее. Также отчетливо можно видеть влияние азота на рисунок 18. Вследствие большой скорости деформации при динамических испытаниях падение вязкости в этом случае проявляется при более высокой температуре, чем повышение прочности при нормальном испытании на разрыв. Повышение предела прочности при температуре синего цвета побежалости начинается уже при очень малой концентрации азота (в растворе), наивысшего значения предел прочности достигает при 0,01% N.

Дальнейшее повышение содержания азота уже не ведет к повышению прочности. Это относится к сталям с низким содержанием углерода; при повышенном же содержании углерода (>0,2%) можно еще наблюдать дальнейшее повышение прочности при увеличении содержания азота сверх 0,01%.

Как показано на рисунок 19, максимальное повышение твердости в температурном интервале от комнатной температуры до 300°С различно для разных марок стали, что обуславливается их различной подверженностью старению. Связь этого повышения твердости с содержанием азота иллюстрируется на рисунок 20. Этот рисунок показывает, что для эффективной борьбы с механическим старением неуспокоенных сталей содержание азота необходимо поддерживать меньше 0,005%.

Особенно слабый прирост твердости, а, следовательно, и низкую склонность к механическому старению, показывают успокоенные стали марок Mb и МА, в которых азот связан в соединения, и поэтому взаимодействие его атомов с дислокациями устранено. Если, однако, эти стали нагреть до температур выше 1000°, когда специальные нитриды опять перейдут в раствор и затем быстро охладить, например на воздухе, то повышение твердости будет наблюдаться также три 200 - 250°.