Влияние пористости на превращения при нагреве и охлаждении порошковых сталей

09.07.2019
Остаточная пористость порошковых сталей оказывает влияние на рост зерна аустенита при нагреве сталей. Спекание порошковых сталей производится при температурах 1100-1200 °C, что намного превышает температурный интервал перлито-аустенитного превращения. Учитывая длительность спекания, составляющую 1-2 ч и более, эта технологическая операция, казалось бы, должна приводить к формированию очень крупного аустенитного зерна. Тем не менее, крупнозернистой структуры в порошковых сталях не обнаружено. Склонность к росту зерна аустенита в порошковых сталях значительно ниже, чем в кованых, причем эта склонность уменьшается по мере увеличения пористости. Наличие пор, а также особое строение контактных участков между исходными частицами порошков препятствуют росту зерна аустенита аналогичного влиянию гетерогенных включений в литых сталях. Границы растущих зерен при встрече с порами блокируются ими и остаются неподвижными даже при длительной аустенитизации.

Подтверждением тормозящего действия пор на рост зерна аустенита является то, что наиболее сильное замедление наблюдается около пор с неправильной разветвленной формой. При длительных выдержках и высоких температурах, когда начинается процесс сфероидизации и обособления пор, их тормозящее действие снижается и рост зерна ускоряется.

Особенности структурного состояния порошковых сталей и прежде всего пористость оказывают существенное влияние на превращения в стали при нагреве и охлаждении. Установлено, что увеличение пористости вызывает понижение критических точек перлито-аустенитного превращения при нагреве и повышение - при охлаждении, при этом интервал теплового гистерезиса уменьшается. Особенно хорошо заметен этот эффект при повышенных скоростях нагрева и охлаждения. Как показали исследования, пористость оказывает сильное влияние и на начало мартенситного превращения, смещая его в область повышенных температур (рис. 95).

Повышение температуры начала мартенситного превращения с увеличением пористости сопровождается падением твердости мартенсита, происходящим вследствие самоотпуска в процессе охлаждения от температуры M до комнатной. Согласно рентгеноструктурным данным при постоянном составе и одинаковых условиях закалки с увеличением пористости уменьшается тетрагональность мартенсита. Так, если для литой стали У8 тетрагональность мартенсита равна 1,088, то для порошковой с таким же содержанием углерода - 1,035 при пористости 7-9 % и 1,022 при пористости 26-28 %. Пористость оказывает влияние не только на температуру перлитоаустенитного и мартенситного превращений, но и на кинетику распада аустенита как в изотермических условиях, так и при непрерывном охлаждении.

На рис. 96 представлена диаграмма изотермического превращения аустенита порошковой стали ЖГр0,8 в зависимости от пористости. С увеличением пористости до 25 % устойчивость переохлажденного аустенита уменьшается. При этом С-образные кривые смещаются влево, область минимальной устойчивости аустенита переходит в сторону повышенных температур. Общее время изотермического распада аустенита возрастает.

Термокинетические диаграммы образцов порошковой стали ЖГр0,8 разной пористости, полученные при непрерывном охлаждении (рис. 97), свидетельствуют о том, что и в этом случае влияние пористости в основном сказывается на понижении устойчивости аустенита. С увеличением пористости время инкубационного периода уменьшается, а область минимальной устойчивости аустенита смещается в сторону более высоких температур. Эти экспериментальные данные показывают, что и при непрерывном охлаждении порошковых сталей степень переохлаждения с увеличением пористости уменьшается.

При исследовании закономерностей превращения аустенита порошковых сталей, легированных хромом, никелем, молибденом, при непрерывном охлаждении установлено, что повышение плотности исследованных сталей сопровождается увеличением устойчивости аустенита, уменьшением критической скорости закалки и понижением температуры начала мартенситного превращения. Увеличение пористости порошковых сталей вызывает повышение критических точек Ar1 и Ar3. Замечено также, что при одной и той же скорости охлаждения с возрастанием пористости увеличивается температурный интервал распада аустенита по типу второй и первой ступеней, снижается устойчивость переохлажденного аустенита, повышается температура начала мартенситного превращения (рис. 98). Авторы работы установили линейную зависимость минимальной устойчивости аустенита от пористости (П) углеродистых и легированных сталей, которая описывается функцией

Коэффициенты в уравнении (21) имеют следующие значения:

Как следует из приведенных данных, влияние пористости на минимальную устойчивость переохлажденного аустенита проявляется заметнее по мере роста степени легирования порошковой стали.

Таким образом, пористость оказывает заметное влияние на кинетику и положение критических точек аустенито-перлитного превращения, снижает устойчивость переохлажденного аустенита, повышает температуру начала мартенситного превращения. По мнению авторов работ это объясняется тем, что пористый аустенит обладает большей поверхностной энергией и поэтому является термодинамически менее устойчивым по сравнению с переохлажденным аустенитом литых сталей. Кроме того, свободная от контактов поверхность пор уменьшает работу образования зародышей новой фазы, создавая тем самым благоприятные условия для их быстрого появления при высоких температурах.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна