Необратимая отпускная хрупкость

На графиках (при 20° С) ударная вязкость - температура отпуска можно встретить два провала, соответствующих развитию отпускной хрупкости двух типов (кривая на рис. 1). В температурном интервале примерно 250-400°C развивается необратимая отпускная хрупкость. Ударная вязкость закаленной стали после отпуска в этом интервале меньше, чем после отпуска при температурах ниже 250° С.

Указанные здесь и ниже обобщенные значения температур верхней и нижней границ интервалов хрупкости условны. Они зависят в первую очередь от состава стали и продолжительности отпуска.

Рис. 1. Зависимость ударной вязкости при 20° С от температуры отпуска стали 37ХНЗА (Л. В.Смирнов, В. Д. Садовский): 1 - после обычной закалки и часового отпуска с последующим охлаждением в воде; 2 - после ВТМО

Если охрупченную сталь, отпущенную при 250-400° С, отпустить при более высоких температурах для перевода в вязкое состояние, то повторный отпуск в интервале 250-400° С не возвращает сталь в хрупкое состояние. Поэтому отпускную хрупкость, развивающуюся в интервале 250-400°С, и называют необратимой.

Явление это чаще всего происходит при нарушении режимов отпуска: неправильного выбора (выполнения) температуры отпуска или замедленного охлаждения металла в интервале температур развития необратимой отпускной хрупкости.

Необратимая отпускная хрупкость в большей или меньшей степени свойственна всем сталям: и легированным, и углеродистым. Наиболее отчетливо она проявляется у малоуглеродистых легированных сталей, которые после закалки и низкого отпуска (ниже 250° С) имеют сравнительно большую ударную вязкость. У высокоуглеродистых сталей после закалки и низкого отпуска ударная вязкость столь мала, что охрупчивание после отпуска при 250-400°С нельзя обнаружить обычными ударными испытаниями.

В сталях очень высокой чистоты (с низким содержанием Р, Sb, Sn и As), полученных вакуумной плавкой, необратимая отпускная хрупкость не развивается. В сталях промышленной чистоты эту хрупкость специальными добавками полностью устранить не удается. Добавка кремния сдвигает провал ударной вязкости к более высоким температурам.

Степень развития хрупкости не зависит от скорости охлаждения с температур отпуска 250-400°С.

Природа необратимой отпускной хрупкости остается невыясненной. Возможно, что важную роль здесь играет предпочтительное выделение по границам исходных аустенитных зерен пластинок карбида, около которых возникают пики напряжений, облегчающих разрушение. Поскольку эту хрупкость в сталях обычной промышленной чистоты не научились устранять, то средний отпуск, как правило, не используют, хотя он и обеспечивает получение высокого предела текучести.