Структура и свойства мартенситностареющий сталей.
Мартенситностареющие стали (МСС) представляют собой сложные термоупрочняемые стали, изготовленные на основе железа и никеля [1]. После закалки структура МСС представляет собой пересыщенный твердый раствор элементов замещения в низкотемпературных a и e-модификациях железа (‘мартенсит замещения’), полученный при протекании полиморфного превращения по бездиффузионному механизму. Субструктура мартенсита замещения представляет собой почти прямоугольные пакеты пластин, расположенные внутри исходного аустенитного зерна. Плотность дислокаций внутри пластины мартенсита достигает 1011 - 1012 см -2, что обеспечивает твердость закаленного мартенсита порядка 20...25 HRC. Количество углерода в МСС не превышает 0.03 %, однако в некоторых случаях может достигать 0.08...0.12 %. При изменении в широких пределах содержания аустенита в закаленной высоконикелевой МСС, достигаемого за счет повышения содержания легирующих элементов, твердость ее практически не меняется. В термически обработанных сталях присутствие в структуре даже небольшого количества аустенита снижает предел прочности и ударную вязкость. С наличием остаточного аустенита связана также анизотропия механических свойств. Упрочнение МСС происходит за счет образования мартенсита, который упрочняется вследствие старения при специальной термической обработке. Старение мартенсита замещения сопровождается увеличением предела текучести в среднем на 50...1000 %. Процесс старения мартенсита в МСС протекает в две стадии. Первая стадия, приводящая к незначительному повышению прочности, приходится на интервал температур 300...450 °С, когда диффундирует основной объем легирующих элементов (Ti, Al и др.) из a-твердого раствора. Вторая стадия приходится на интервал температур 450...500 °С, когда наблюдается наибольшее повышение твердости, связанное в основном с образованием интерметаллидных фаз. При этом структура остается полностью мартенситной. При температуре старения выше 500 °С наступает резкое разупрочнение и повышение пластических свойств. Этот процесс получил название перестаривания. Требования к легированию МСС: 1. Содержание хрома должно быть достаточным для обеспечения антикоррозионных свойств. 2. Количество аустенитообразующих элементов должно быть достаточным для предотвращения d-феррита в закаленном состоянии. 3. Содержание элементов, понижающих мартенситную точку Мн, не должно быть слишком велико во избежание большого количества остаточного аустенита.
|
