/
Author: Калинина В.Н. Тавадзе Ф.Н. Зоидзе Н.А. Чаргеишвили Н.В.
Tags: металлургия машиностроение металлы сталь материаловедение металловедение
Year: 1972
Text
МЕТАЛЛОГРАФИЯ
ЖЕЛЕЗА
ALTA AUCTORITAS COMMUNITATIS EUROPAEAE CARBONIS FERRIQUE
DE FERRI
METALLOGRAPHIA
II
Gefuge der Structure Structure
Stahle of Steels des Aciers
von by par
ANGELICA SCHRADER und ADOLF ROSE
Max Planck-Institut for Eisenforschung
MPI
1966
Verlag Stahleisen m. b. H., Dtisseldorf
МЕТАЛЛОГРАФИЯ
ЖЕЛЕЗА
II
СТРУКТУРА СТАЛЕЙ
(С АТЛАСОМ МИКРОФОТОГРАФИЙ)
Перевод с английского
Кандидатов технических наук В. П. КАЛИНИНА Н. А. ЗОИДЗЕ
u Н. В. ЧАРГЕИШВИЛИ
Под редакцией
акад АН. Груз. ССР Ф. Н. ТАВАДЗЕ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МЕТАЛЛУРГИЯ»
Москва 19 7 2
УДК 669.017 : 620.18
МЕТАЛЛОГРАФИЯ ЖЕЛЕЗА. Том II. «Структура сталей»
(с атласом микрофотографий). Перев. с англ. Изд-во «Метал¬
лургия», 1972, с. 284.
Во втором томе книги рассматриваются микроструктуры
сталей после различных видов термической обработки. Этот
материал дополнен по сравнению с изданным в СССР в 1941 г.
«Металлографическим атласом железных сплавов» И. С. Гаева
данными электронномикроскопического анализа.
Книга предназначена для широкого круга научных и инже¬
нерно-технических работников металлургической, машино¬
строительной, приборостроительной и других отраслей про¬
мышленности. Может быть также полезна студентам металлур¬
гических и машиностроительных вузов. Илл. 273. Табл. 8.
Библ. 90 назв.
МЕТАЛЛОГРАФИЯ ЖЕЛЕЗА
Т о м II
«Структура сталей»
Редакторы издательства С. Л. Зингер и К- С. Чернявский
Технический редактор Е. Б. Вайнштейн
Переплет художника В. И. Терещенко
Сдано в производство 16/VIII 1971 г. Подписано в печать 28/11 1972 г.
Бумага типографская № 1, 60х901/в, 6,50 бум. л. -f атлас на мел. бум.
11,25 бум. л. = 17,75 бум. л. 35,50 печ. л. (в том числе атлас на
мелованной бумаге 22,5 печ. л.)
Уч.-изд. л. 46,76. Изд. № 5226. Тираж 11 000 экз. Заказ 1265.
Цена 4 р. 24 к.
Издательство «Металлургия». Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер., 14
Ленинградская типография № 6
Главполиграфпрома Комитета по печати
при Совете Министров СССР
193144, Ленинград, ул. Моисеенко, 10
3-11-1
74-71
96-72
ОГЛАВЛЕНИЕ
. СТРУКТУРА НЕЛЕГИРОВАННЫХ И НИЗКОЛЕ¬
ГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 6
Глава 1. влияние углерода на соотно¬
шение ФЕРРИТА, ПЕРЛИТА И ЦЕ-
МЕНТИТА 6
к Глава 2. общий вид структурны х состАв-
:■ ЛЯЮЩИХ в ПЕРЛИТНОЙ ОБЛАСТИ 6
!1. Феррит 6
2. Перлит 9
3. Цементит 10
4. Образование аустенита 11
5. Нормализация и измельчение зерен .... 11
1’ 6. Полосчатые структуры 11
Глава 3. влияние условий превраше-
] ‘ ни я на микроструктуру, бейнит 12
/■ Глава 4. структура мартенсита 15
1. Структура мартенсита после резкой закалки 15
2. Структура мартенсита после умеренной за¬
калки 15
• Глава 5. структурные изменения при
‘ ОТПУСКЕ МАРТЕНСИТА 16
[ Глава 6. обычные конструкционные
СТАЛИ 17
Глава 7. автоматная сталь 18
II. СТРУКТУРА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ
РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО НАГРУЖЕНИЯ . . 19
Глава 8. кремний в сталях, кремнемар¬
ганцовистая ПРУЖИННАЯ СТАЛЬ 19
Глава 9. марганец в сталях 20
1. Марганцовистые стали 20
2. Марганцовистокремнистые стали 22
3. Хромомарганцовистые стали 23
4. Марганцовистованадиевые стали 24
Глава 10. МОЛИБДЕН в СТАЛИ 25
1. Молибденовые стали 25
2. Молибденованадиевые стали. Низкоуглеро¬
дистая молибденованадиевая сталь 25
Глава 11. хром в сталях 26
1. Хромистые стали 26
2. Хромоалюминиевые стали. Сталь № 166
с 1 % А1 32
3. Хромомолибденовые стали 32
4. Хромованадиевые стали 37
5. Хромомолибденованадиевые стали .... 38
6. Хромокремниеванадиевые стали. Хромо-
кремниеванадиевая сталь с 1% Сг .... 41
7. Аромоникелевые стали 42
8. Хромоникелевые стали с кремнием .... 46
Глава 12. никель в сталях 46
1. Никелевые стали с 2% Ni. Среднеуглеро¬
дистые никелевые стали с 5 и 9% Ni . . . 46
2. Никельхромомолибденовые стали 48
3. Никельхромомолибденованадиевые стали . 50
Глава 13* вольфрам в стали 51
1. Вольфрамовые стали 51
2. Вольфрамхромистые стали 52
3. Вольфрамхромованадиевые стали 52
4. Вольфрамомолибденохромованадиевые стали 57
5. Стали, содержащие вольфрам, хром, вана¬
дий, молибден и кобальт . • 59
Литература 60
Микрофотографии •. 105
I. СТРУКТУРА
НЕЛЕГИРОВАННЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Глава 1
ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА
НА СООТНОШЕНИЕ ФЕРРИТА,
ПЕРЛИТА И ЦЕМЕНТИТА
Микроструктуры нормализованных сталей (толщина образ¬
цов 10 мм, диаметр 25 мм) с различным содержанием углерода
(стали № 112—119) показаны на микрофотографиях 301. При
содержании углерода 0,057% количество перлита весьма мало,
структура в основном состоит из феррита. Постепенно с повыше¬
нием содержания углерода количество перлита увеличивается,
в то время, как содержание феррита уменьшается (ф. 301/2—7).
При содержании углерода 0,49 и 0,60% перлит окружен сеткой
феррита. В этом случае можно определить приблизительный
размер первичного аустенитного зерна. При более высоком
содержании углерода на границах зерен аустенита образуются
лишь изолированные зерна феррита и распределяются они по
всей перлитной матрице (ф. 301/7). Теперь размер первичного
аустенитного зерна, как и в сталях с более низким содержанием
углерода, установить невозможно; в низкоуглеродистых сталях
это объясняется тем, что феррит образуется как в пределах ис¬
ходных аустенитных зерен, так и на границах зерен аустенита.
Образец, показанный на микрофотографии (ф. 301/8)
(1,33% С), в отличие от предыдущих образцов, был охлажден
вместе с печью. Здесь заэвтектоидный цементит 1, который вы¬
деляется до образования эвтектоида, образует непрерывную сетку
на границах зерен аустенита. В более высокоуглеродистых ста¬
лях цементитная сетка толще.
Глава 2
ОБЩИЙ вид структурных
СОСТАВЛЯЮЩИХ В ПЕРЛИТНОЙ ОБЛАСТИ
1. ФЕРРИТ
Структура зерен феррита
В микроструктуре горячедеформированной и отожженной
низкоуглеродистой стали феррит встречается в виде полиго¬
нальных зерен неправильной формы и разных размеров (ф. 302/1).
Различие в размерах обусловлено в основном статистическим
распределением сечений отдельных зерен в плоскости шлифа.
Однако могут существовать различия и в действительных
размерах отдельных зерен. Обычно при указании размера зерна
подразумевается средний размер сечений, просматриваемых
па микрошлифе.
Зерна феррита травятся неодинаково в зависимости от их
ориентации по отношению к плоскости микрошлифа. Те зерна,
плоскость (100) которых параллельна плоскости шлифа, более
стойки к травлению. Вследствие неодинакового травления раз¬
лично ориентированных зерен феррита возникает рельеф.
В низкоуглеродистой стали перлит образуется между зер¬
нами феррита (ф. 302/1, 313/4—6), однако в рекристаллизован-
пой после небольшой деформации стали с крупными зернами
перлит встречается внутри зерен феррита, так как при рекри¬
сталлизации феррит не может расти сквозь перлитные области.
Образование феррита начинается на границах зерен пере¬
охлажденного аустенита. Если доэвтектоидного феррита мало,
то он появляется в виде каймы на границах зерен аустенита
(ф. 313/7,8; 316/8; 325/7). Наряду с однородной сеткой могут
возникнуть выделения феррита и других форм (ф. 306/6; 307/1)
1 В нашей литературе принят термин «вторичный цементит»
(Прим, перев.).
6
Границы субзерен в феррите
Иногда внутри ферритных зерен наблюдаются границы
субзерен, или прожилки (ф. 302/3—5), которые образуют до¬
вольно беспорядочную сетку с ячейками неодинакового размера.
Часто границы субзерен прерывисты. Они выявляются не всегда
одинаково четко, так как интенсивность травления зависит от
ориентации зерен феррита. В сильно протравленных зернах фер¬
рита сетка прожилок кажется слабо протравленной, но она
ясно видна при косом освещении (ф. 302/4а, б). Когда плоскости
феррита (100) параллельны плоскости шлифа, границы субзереи
имеют вид канавок из-за того, что они травятся более глубоко.
Границы субзерен видны более отчетливо, когда феррит крупно¬
зернистый (ф. 302/5). Согласно Хультгрену и др. [1], границы
субзерен не наблюдаются после быстрого охлаждения.
Границы субзерен появляются потому, что зерна кристалла
содержат маленькие области, разориентированные на несколько
градусов относительно друг друга. На границах этих областей
возникают дефекты решетки, которые выявляются травлением.
Границы субзерен являются местами, на которых протекает
преимущественное выделение.
Предполагается, что к деформации и дроблению растущего
зерна феррита на области с очень небольшими различиями
в ориентации ведут изменения в объеме при у—а-превращениях,
которые вызывают напряжения. Границы субзерен можно опи¬
сать с помощью дислокационной модели. Хультгрен и др. [I)
подтвердили, что границы субзерен видны только в том случае,
если железо содержит углерод и азот. Они нашли, что границы
субзерен не могут быть обнаружены после отжига во влажном
водороде.
Согласно Хультгрену и др., аналогичные структуры в го-
рячедеформированном и холоднодеформированном и отожжен¬
ном феррите, возникают по той же причине. После рекристал¬
лизации границы субзерен исчезают [2].
Выделения в феррите
г-карбонитрид и цементит
Максимальная растворимость угле¬
рода в феррите при температуре Ас равна примерно
<0,02% [31; с понижением температуры до 400° С она быстро
уменьшается, затем это уменьшение идет медленнее и при 500° С
растворимость углерода составляет ^0,005%, при 300° С <
0,001% и при 150° С только 3-10~6% (рис. 1)^Уменьшение рас¬
творимости углерода приводит к выделению цементита на гра¬
ницах зерен феррита во время медленного непрерывного ох¬
лаждения (ф. 302/6,7). Закалкой от температуры Ас можно со¬
хранить углерод в пересыщенном растворе; при ускоренном ох¬
лаждении (на воздухе) на границах зерен происходит частичное
выделение цементита, а остальной углерод остается в растворе.
Во время отжига при температуре ниже 200° С пересыщенный
феррит распадается с выделением е-карбида, а при более высо¬
кой температуре внутри зерен феррита выпадает цементит.
В случае длительного отжига цементит может выделяться даже
при температурах ниже 200° С.
Вероятно, азот играет важную роль в образовании е-фазы,
так как растворимость азота меняется подобно растворимости
углерода при этих температурах. Следовательно, е-фаза может
быть определена как карбонитрид.
Для иллюстрации изменения микроструктуры, вызванного
выделением, была выбрана сталь № 112 с 0,57% С (ф. 302—305),
выплавленная ЛД-процессом и прокатанная в прутки раз¬
мером 20x20 мм. Сталь была раскислена алюминием и поэтому
содержала частицы нитрида алюминия. Самые большие частицн
имели простую полигональную форму (ф. 302/8; 303/4,6; 305/3).
После нормализации при 950° С и повторного нагрева jfi
700° С для растворения углерода в феррите сталь была закален*.
Термическая обработка вызвала сфероидизацию перлитного
цементита (ф. 303/1, 2). Феррит был свободен от выделений кар¬
бида. Частицы на экстракционной реплике (ф. 303/2) являются
нитридом алюминия.
После закалки сталь подвергали старению при 50 и 100° С
в течение двух дней, при 150° С в течение 2 и 50 ч, при 300, 400
и 500“С в течение 2 ч. После старения образцы повторно зака¬
ляли. После старения в течение двух дней при 50° С на поверх¬
ности протравленных зерен феррита образовалась шерохова-
Q\ 0,005 0,010 0,0/5 0,020 0,025
Содержание углерода, %
Рис. 1. Растворимость углерода в феррите в зави¬
симости от температуры
тость (ф. 303/3). Экстракционная реплика (ф. 303/4) показала,
что шероховатость обусловлена скоплениями небольших поли¬
гональных пластинок. Из-за небольшого размера выделений
определение кристаллической структуры с помощью микро-
дифракции оказалось невозможным.
0 50 W0 /50 200 250500 550 400 450500
Температура, °С
Рис. 2. Изменение твердости стали во время ста¬
рении после закалки от 700° С; продолжитель¬
ность отжига:
X - 2 ч; О - 50 ч
Эти выделения подобны более многочисленным и крупным
выделениям нитрида алюминия (ф. 348/5; 355/8;. 356/1, 2) и
можно предположить, что они состоят из той же фазы. Выделе¬
ние сопровождается повышением твердости (рис. 2).
После двух дней старения при 100° С шероховатость сде¬
лалась более заметной (ф. 303/5). На экстракционной реплике
(¢.303/6) видны очень мелкие дендритные выделения и частицы
яаггрНда аЛ!оминия. Возможно, это начало выделения карбо-
яетрида.
Шероховатость зерен феррита дополнительно усиливается
после старения при 150° С в течение 2 ч и в основном это вызвано
ростом выделений (ф. 303/7). На экстракционной реплике
(ф. 303/8) видны довольно длинные выделения; они состоят из
тонких параллельных игл, которые пересекаются другими тон¬
кими иглами. Иногда иглы ответвляются по обе стороны от цен¬
трального стержня. Эти частицы идентифицированы как е-кар-
бонитрид. С увеличением продолжительности старения до 50 ч
выделения становятся более грубыми, и на оптической микро¬
фотографии они имеют вид глобулей. В нескольких местах они
выявляют субграницы феррита (ф. 304/1). На экстракционной
реплике (ф. 304/2) видны большие частицы. Тонкие частицы
е-карбонитрида образуются по обе стороны длинных стержней,
которые идентифицируются как цементит.
Если температура старения повышается до 250 и 300° С,
то мелкие выделения продолжают укрупняться (ф. 304/3 и 5).
Экстракционные реплики (ф. 304/4 и 6) показывают, что их
морфология изменяется. Небольшие выделения теперь состоят
в основном из цементита. Цементит образует короткие полоски —
группы отдельных волокон, расположенных близко друг к другу.
Они все растут в одном и том же направлении [010] Fe3C (рис. 3).
Одновременно с ними растут другие группы того же типа в нап¬
равлении, составляющем 70° с направлением роста первых групп.
При этом направление [100] Fe3C является общим для обеих
групп (рис. 3) [4].
Этот тип выделения цементита из феррита обусловлен ориен¬
тационным соответствием между решеткой феррита и располо¬
жением атомов железа в решетке цементита. Расположение ато-
Рис. 3. Кристаллографиче¬
ская схема двух волокон
одной цементитной частицы
по микрофотографиям 304/4,
6 и 8 [4]
Рис. 4, Кристаллографическая
схема ферритной матрицы, в ко¬
торой частицы выделяются так
же, как на микрофотографиях
304/4 и 6 [4]
мов железа в решетке цементита вдоль оси [010] Fe3C соответ¬
ствует их расположению в плотноупакованных направлениях
< 111)сс (рис. 3 и 4) [4].
Оптические микрофотографии 304/1, 3, 5 позволяют пред¬
положить, что выделившиеся частицы имеют неправильную
форму. Однако их истинную форму установить трудно не только
из-за ограниченной разрешающей способности оптического
микроскопа, но также из-за более медленного травления фер¬
рита вблизи цементита, особенно при использовании слабых
реактивов.
При температуре старения 400° С растворимость углерода
в феррите растет и выделение цементита уменьшается. Это видно
на микрофотографии 304/7, где количество выделений меньше,
чем на микрофотографии 304/5, т. е. после старения при 300° С.
Большая скорость диффузии углерода при 400° С вызывает
выделение цементита как на границах зерен, так и внутри зе¬
рен феррита (ф. 304/7), при этом объемы вблизи границ зерен
оказываются обедненными выделениями. Отдельные образова¬
ния частиц цементита на микрофотографии 304/8 короче, чем
на микрофотографиях 304/4 и б, но они такие же плоские и
состоят из отдельных игл. Узкие и прозрачные выделения в виде
стержней, которые можно видеть на этой микрофотографии,
являются нитридом алюминия.
После старения при 500° С в зернах феррита не имеется
цементитных выделений (ф. 305/1), они встречаются лишь на
границах зерен в виде маленьких и толстых стержней.
После старения при 50° С в течение 50 ч твердость увеличи¬
вается от 127 (1 ч после закалки от 700° С) до 182 HV. На микро¬
фотографии 303/4 видны мелкие выделения нитрида алюминия,
которые, очевидно, вызвали увеличение твердости. С повыше¬
нием температуры старения твердость уменьшается: после ста¬
рения при 150° С она составляет 113 HV, а затем медленно па¬
дает до 99 HV после старения при 400° С (см. рис. 2).
Как уже говорилось, при охлаждении стали на воздухе
от 950° С в растворе остается определенное количество углерода,
в результате чего во время старения при 250° С в течение 2 ч
7
выделяется цементит (ф. 305/2). Этих выделений не так много,
как на микрофотографии 304/3, однако они в два раза крупнее,
как это видно из сравнения микрофотографий 304/4 и 305/3.
На микрофотографиях 305/4—6 показаны выделения е-кар-
бонитрида в феррите кипящей конвертерной стали (№ 121).
Сталь была прокатана на лист толщиной 15 лш. Один образец
нагревали до 930° С в течение 1 ч, охлаждали на воздухе и под¬
вергали старению при 200° С в течение 1 ч. На микрофотогра¬
фии 305/4 видны зерна феррита с большим количеством частиц,
часть которых выделилась на границах субзерен. В менее
протравленных зернах выделения не наблюдаются.
Рис. 5. Кристаллографическая
схема частицы е-карбонитрида,
которая состоит из
двух стержней
Рис. 6. Кристаллографическая
схема ферритной матрицы, в ко¬
торой частицы е-карбонитрида
выделяются так же, как на ми¬
крофотографии 305/5 [5]
На экстракционной реплике (ф. 305/5) можно видеть сетку
стержней е-карбонитрида, которые расположены перпендику¬
лярно друг к другу. Такое расположение вызвано особой ориен¬
тационной связью е-карбонитрида с ферритом, подобной ориен¬
тационной связи цементита и феррита. Два стержня, перпенди¬
кулярные друг к другу, растут так, что их продольные направле¬
ния параллельны [1120]е (рис. 5). При этом направления [П01]е,
перпендикулярные направлению роста, совпадают. Когерентная
кристаллизация стержней, образующихся независимо друг от
0 0,0? 0,0Ь 0,06 0,08 0,10
Содержание азота, %
Рис. 7. Растворимость азота в а-железе:
/ — в равновесии с Y'*4»a3ofT(Fe4N); 2 — в рав¬
новесии с а "-фазой (FeeN) [б]
друга, обусловлена тем, что атомы железа и в е-карбонитриде,
и в феррите расположены одинаково вдоль направления роста
выделений (II20)в, параллельного направлению (ПО) феррита.
Сетка выделений возникает на плоскостях феррита (100}а
(рис. 6) [5]. Некоторые наиболее длинные выделения состоят
из центрального ребра, по обеим сторонам которого ответвляются
иглы (ф. 304/6); они образуют с ребром угол, равный ^60°.
Предполагается, что такие выделения образуются на дислока¬
циях в феррите [5].
а"- и у'•нитрид
Максимальная растворимость азота в феррите при эвтектоид-
ной температуре 590° С равна примерно 0,10%; при этой тем¬
пературе аустенит превращается в феррит и у'-нитрид. С пони¬
жением температуры до 200° С растворимость азота уменьшается
из-за выделения г. ц. к. у'-нитрида Fe4N (рис. 7).
Закалкой из однофазной a-области азот можно сохранить
в пересыщенном растворе. Во время старения он будет выде¬
ляться в виде нитрида,
8
При низких температурах старения (до 200° С) выделяется
метастабильный объемноцентрированный тетрагональный ни¬
трид a" Fe8N [6] (ф. 306/1); при температурах от 200 до 300° С
происходит выделение у'-нитрида вместе с а "-нитридом, а выше
300° С выделяется только у'-нитрид (ф. 306/3). Растворимость
азота в феррите при метастабильном равновесии с а "-нитридом
больше, чем при стабильном равновесии с у'-нитридом (6].
Чтобы проиллюстрировать выделение обеих фаз, было ис¬
пользовано безуглеродистое железо, в котором был растворен
азот. Образцы готовили следующим образом [7]. Холоднокатаный
лист чистого железа толщиной 0,1 мм отжигали при 950° С
и затем обезуглероживали и деазотировали в водороде при 800° С.
После такой обработки образцы содержали только 0,001% С
и N2. Потом их азотировали при 580° С в смеси аммиака и водо¬
рода до содержания азота примерно 0,1%, закаливали в воде
и сразу после этого подвергали старению при 175, 200 и 300° С.
Развитие выделения нитрида показано на микрофотографиях
306/1—5. После отжига при 175° Са"-нитрид появляется в виде
коротких стержней (ф. 306/1). После отжига при 300° С у'-ни¬
трид имеет вид длинных игл (ф. 306/3). Оба вида нитридных ча¬
стиц имеют преимущественную ориентировку, причем в разных
зернах феррита ориентации различны. На микрофотографии
306/2 показаны выделения а "-нитрида в тонкой фольге (толщи¬
ной около 0,0001 мм), которая была приготовлена электроли-'
тическим полированием. Матрица на этой микрофотографии Со¬
стоит из трех зерен феррита, которые разделяются прямолиней¬
ными границами зерен. В самом большом зерне поверхность
фольги параллельна плоскости (100) феррита. Некоторые пла¬
стинчатые частицы а"-нитрида расположены почти параллельно
плоскости фольги, а остальные перпендикулярны ей так, что
они видны, как длинные тонкие полоски.
Ориентационное соотношение между пластинками а"-ни-
трида и ферритом может быть описано следующим образом:
[Ю0]а || [100]a„
[001[а || [001]а„
Габитусная плоскость— (100}о [7].
у'-нитрид образуется также в виде пластинок, которые
часто пересекают друг друга под острыми углами, как это пока¬
зано на микрофотографии 306/4: здесь пластинки у'-нитрида
перпендикулярны к поверхности фольги. На электронной ми¬
крофотографии они кажутся темными [7]. Тонкая структура
феррита связана с дефектами решетки. На микрофотографии
306/5 показана пластинка у'-нитрида в экстракционной реплике.
Темные полоски являются, вероятно, ступеньками в пластин¬
ках нитрида, о чем свидетельствует также форма верхнего края
пластинки. Кроме того, видны более тонкие полоски. Наличие
этих полосок позволяет предположить, что выделения состоят
из мелких пластинок [7). Пластинки у'-нитрида выделяются
почти параллельно к {012}а, причем габитусной плоскостью
в у'-решетке является (112)^,. Ориентационное соотношение
между у'-нитридом и ферритом близко к следующему:
[100]у U [331 ]а',
[010]Y, 11ПТ°1а<
[001]Y, ||[116]a.
Видманштеттова структура феррита
В низкоуглеродистых сталях при определенных условиях
образуется структура, в которой доэвтектоидный феррит вы¬
деляется в виде пластинок. На микрофотографиях эти пластинки
при пересечении плоскостью шлифа кажутся иглами. Между
ними находится перлит (ф. 306/6). Такое расположение феррита
было названо Беляевым [8, 9] видманштеттовой структурой
в честь А. Видманштетта, обнаружившего ее в метеоритах [10].
До того как появляются такие выделения, обычно образуется
небольшое количество полигонального феррита. Зерна феррита
выделяются по границам зерен аустенита; пластинчатый фер¬
рит часто начинает расти от отдельных зерен феррита или воз¬
никает внутри аустенитного зерна. Аустенит, который обога¬
щен углеродом, превращается целиком или частично в перлит.
Область, в которой образуется пластинчатый феррит, на термо¬
кинетической диаграмме (рис. 8) заштрихована [11].
Микрофотографии полированного шлифа, снятые во время
охлаждения в высокотемпературном микроскопе, показали,
что появление игл феррита связано с возникновением поверх¬
ностного рельефа, который позволяет наблюдать рост игл [11].
Это наблюдение приводит к выводу, что образование игольча¬
того феррита в видманштеттовой структуре происходит по сдвис
говому механизму и что иглы вырастают так же, как при бей.-
нитном превращении.
Иглы феррита в видманштеттовой структуре встречаются
в виде-параллельных групп, которые, очевидно, появляются на
определенных предпочтительных плоскостях внутри зерен ау¬
стенита. Следовательно, должна существовать ориентационная
связь между ферритом и исходным аустенитом. Установлено,
что феррит выделяется на плоскостях {111} или {100} аустенита.
Между смежными иглами из двух групп находятся границы зе¬
рен (ф. 307/2). Игольчатость обусловлена тем, что между расту¬
щими пластинками сохраняется аустенит, обогащенный углеро¬
дом, который превращается преимущественно в перлит. В цен¬
тральной части микрофотографии 307/2 справа можно видеть,
что существует граница между перлитным и игольчатым фер¬
ритом. Это обусловлено тем, что ориентационное соотношение
между перлитным ферритом и аустенитом другое.
WOO
900
800
& 700
I 600
I 500
| т
&
300
200
W0
0
1
- Aj
Г
'j
i—
1
ACj
А
у
и
, ™
л
А
И
Л
"н
т
б
ц
71
\
0.7 /
сея
/О
Время
W3
W5
10 мин 100
1000
Рис. 8. Термокинетическая диаграмма стали № 123 после
аустенизации при 1050° С в течение 20 мин [II]
..Ш^Дманштеттова ферритная структура выражена особенно
четко, если имеются крупные аустенитные зерна и используются
высокие скорости охлаждения (ф. 306/6; 307/1). При мелких
зернах аустенита и малых скоростях охлаждения 'в структуре
полигональных зерен феррита и перлита образуются только
изолированные иглы феррита (ф. 354/1 —3). С повышением ско¬
рости охлаждения количество игольчатого феррита увеличи¬
вается (ф. 354/4). Если превращение не завершено в перлитной
Области, то оно продолжается в бейнитной. Остаточный аустенит
превращается в мартенсит (ф. 354/5).
В доэвтектоидных сталях перлит, возникающий при вы¬
соких скоростях охлаждения, содержит углерода меньше,
чем это соответствует эвтектоидному составу, следовательно,
цементит в нем более рассредоточен (ф. 306/7). Иногда на гра¬
ницах зерен феррита перлит травится сильнее; возможно это
связано с тем, что цементит в результате обогащения аусте¬
нита углеродом вблизи межфазной границы располагается более
плотно.
В эаэвтектоидных сталях заэвтектоидный цементит иногда
выделяется в виде пластинок (микрофотографии 309/2, 5—7).
2. ПЕРЛИТ
Пластинчатый перлит
Перлит является продуктом реакции, при которой образо¬
вание одной фазы способствует зарождению и росту другой.
Две фазы в перлите (цементит и феррит) имеют вид чередую¬
щихся, близко расположенных друг к другу пластинок (ф. 307/3).
При содержании в стали углерода 0,8% перлит состоит из 87%
феррита и 13% цементита. Следовательно, пластины феррита
в семь раз шире, чем пластины цементита. Если перлит обра¬
зуется в стали с содержанием углерода <0,8% при такой ско¬
рости охлаждения, когда возникновение доэвтектоидного фер¬
рита невозможно, то он должен содержать углерода меньше,
чем при равновесном состоянии. Это (ф. 316/6 и 8) должно выз¬
вать относительное увеличение количества феррита и ширины
ферритных пластинок. Однако на микрофотографии 307/7, 8
2 Металлография железа, том II
пластинки цементита не кажутся значительно более узкими,
чем пластинки феррита из-за медленного травления феррита
вблизи цементита [12].
Отдельные зерна перлита различаются по ориентации фер¬
ритной матрицы и направлению цементитных пластин. Это лучше
видно на снимке реплики (ф. 307/4), чем на оптической микро¬
фотографии 307/3, так как разность высот неодинаково протрав¬
ленной ферритной матрицы придает перлитным зернам различ¬
ную контрастность.
На микрофотографии 307/5 показана электрохимически
изолированная пластина цементита; она имеет неправильную
форму и зубчатый контур с одной стороны; в некоторых местах
пластина перфорирована.
На микрошлифе цементит имеет вид пластин. Ширина се¬
чений пластин зависит от ориентации пластин относительно
плоскости шлифа. На косом шлифе расстояние между пласти¬
нами больше (ф. 307/6; 326/7; 328/4—7). Часто пластины цемен¬
тита имеют прерывистый вид. Это можно объяснить наличием
дырок в цементите. Если группа из прерывистых пластин пере¬
секается плоскостью шлифа, то цементитные пластины кажутся
короткими; они могут встречаться в областях обычного пластин¬
чатого перлита.
В главе 3 будет рассмотрена зависимость морфологии пер¬
лита от условий его образования. В следующей главе будет опи¬
сан пример образования перлита, содержащего много феррита.
Сталь с 0,30% С (№ 126) была выплавлена в мартеновской печи,
обработана в вакууме и после горячей деформации нормализо¬
вана. Она содержит гораздо меньше доэвтектоидного феррита,
чем сталь, выплавленная также в мартеновской печи, но отли¬
тая обычным способом и затем нормализованная, к тому же меж¬
пластинчатое расстояние в перлите больше (ф. 307/7).
На снимке реплики (ф. 307/8) видно, что цементит состоит
из многочисленных коротких стержней, расположенных цепоч¬
ками. На экстракционных репликах (ф. 308/1 и 2) виден пери¬
стый цементит.
Часто от толстого стержня цементита ответвляются гораздо
более узкие и иногда очень длинные пластинки. Можно предпо¬
ложить, что некоторые пластинки на микрофотографии 308/2
имеют одинаковую ориентацию. Из-за слабого травления такое
образование цементита не видно ни на оптической микрофотогра¬
фии 307/7, ни на снимке реплики (ф. 307/8). Маленькие одинаково
ориентированные стержни цементита на микрофотографии 307/8
могут быть участками ответвленных пластинок цементита
(ф. 308/2).
При образовании перлита, содержащего углерода значи¬
тельно меньше чем 0,8%, по-видимому, разбавление ферритом
достигается разветвлением пластинок цементита, а не увеличе¬
нием толщины пластинок феррита, как это можно было предпо¬
лагать.
При неблагоприятных условиях охлаждения в результате
превращения может получиться грубопластинчатый перлит
(ф. 308/4). Например, в стали № 128, содержащей 0,76% С
и небольшие количества кремния и марганца, образуется пер¬
лит, в котором крупные пластинки цементита расположены очень
редко. Поэтому во время нагрева при температуре выше ЛСз
и выдержки с обычной продолжительностью даже в доэвтектоид-
ной стали крупные частицы цементита растворяются неполно¬
стью. На микрофотографии 380/7 показан образец, закаленный
от 810° С, в котором видны зерна остаточного цементита в мартен¬
ситной матрице. Часто по остаточным карбидам можно судить
о расположении исходных цементных пластинок.
Аустенит обогащается углеродом в тех участках, где раство¬
рился цементит. Наличие остаточного цементита и неоднород¬
ность аустенита являются причиной того, что во время охлажде¬
ния образуется перлит, в котором пластинки цементита как будто
пересекают друг друга (ф. 308/5). На снимке реплики (ф. 308/6)
видно, что это впечатление вызвано наличием небольших частиц
между длинными пластинами цементита.
Вырожденный перлит
Структура вырожденного перлита для углеродистых сталей
(№' 129, 130 и 131) показана на микрофотографиях 309/1—8
и 310/1. Это вырождение вызвано раздельным ростом феррита
и цементита, в противоположность образованию перлита путем
одновременного выделения двух фаз, как это описано в пре¬
дыдущем разделе [13; 14].
В заэвтектоидных сталях вырожденная структура назы¬
вается «аномальной» и характеризуется тем, что в процессе
охлаждения аустенит не превращается в пластинчатый перлит
после выделения заэвтектоидного карбида. Цементит, который
9
образуется во время эвтектоидиого распада, выделяется глав¬
ным образом на заэвтектоидном цементите. Феррит растет не¬
зависимо от цементита и образует большие области, обедненные
карбидом (ф. 309/4, 8). Количество свободного от карбидов
феррита может быть мерой степени аномалии микроструктуры.
В заэвтектоидных сталях независимый рост феррита и це¬
ментита обычно происходит в узкой области вблизи сетки выде¬
лений заэвтектоидного цементита на границах зерен аустенита
(ф. 309/1). Если часть заэвтектоидного цементита выделяется
в форме пластин, которые на микрошлифе имеют вид игл, то во¬
круг них образуется крупные участки феррита (ф. 309/2 и 3).
Это явление может вызвать появление «мягких пятен» на на-
углероженных поверхностях, что нежелательно.
Как показано на микрофотографиях 309/2 и 3 в стали
с 1,29% С (№ 130), независимый рост феррита и цементита во
время изотермического превращения становится все более вы¬
раженным с понижением температуры аустенизации. После
аустенизации при 1200° С в преимущественно пластинчатом
перлите имеется только несколько ферритных участков, не со¬
держащих карбидных частиц (ф. 309/2). После аустенизации
при 970° С количество перлита уменьшается, а число ферритных
участков без карбидных частиц увеличивается (ф. 309/3.)
Микрофотография 309/4 снята с образца, аустенизирован -
ного при 900° С, т.е. между ACl и АСт• Из аустенита с остаточ¬
ными цементитными частицами образовалось небольшое коли¬
чество областей пластинчатого перлита на ряду со сфероидизи-
рованными карбидами, которые распределены в феррите на
сравнительно больших расстояниях друг от друга. Структура
здесь полностью аномальная. Частично раздробленная сетка
цементита является остатком исходной сетки. Влияние темпе¬
ратуры превращения на склонность той же стали к образованию
аномальных структур иллюстрируют микрофотографии 309/5—8.
Температура аустенизации была 970° С, как и для образца,
структура которого представлена на микрофотографии 309/3.
Превращения протекали при температурах 625, 690, 715 и 725° С.
С увеличением переохлаждения аномальность структуры умень¬
шается (ф. 309/6, 5). Чем ближе температура превращения к тем¬
пературе равновесия, тем более аномальной становится струк¬
тура (ф. 309/6, 7).
В результате превращения при температуре, которая на
10 град ниже АСу возникает полностью аномальная структура
(ф. 309/8). Имеются две изолированные составляющие: феррит¬
ная матрица и цементит в виде сетки и игл.
Описанные эффекты типичны для всех сталей, даже для
легированных. Образование пластинчатого перлита путем одно¬
временного выделения феррита и карбида тем менее вероятно,
чем больше неоднородность аустенита и количество остаточных
карбидов и чем меньше переохлаждение ниже Av при темпера¬
туре превращения. Во всех этих случаях образуется аномальная
структура. Феррит и карбид растут независимо друг от друга,
если имеет место предпочтительное зарождение одной из фаз.
Это условие выполняется при неполной аустенизации, а также
при выделениях до- и заэвтектоидной фаз. Чем больше состав
стали отличается от эвтектоидиого, т. е. чем больше количество
выделившихся до- и заэвтектоидной фаз, тем больше тенденция
к образованию аномальной структуры. Следовательно, доэв-
тектоидные стали также могут быть вырожденными. В этом слу¬
чае процесс заканчивается образованием цементита самых не¬
ожиданных форм на. границах зерен феррита (ф. 310/1).
Влияние легирующих элементов на образование аномальной
структуры зависит от применяемого режима термической обра¬
ботки.
При температуре изотермического превращения, которая
на 70 град ниже ACl, в стали, содержащей никель, более вероятно
получение аномальной структуры, чем в чистой железоуглероди¬
стой стали, если сравнивать сплавы эквивалентные по отноше¬
нию к эвтектоидному составу (ф. 446/3—5). После непрерывного
охлаждения со скоростью 7 град мин независимый рост феррита
и цементита почти не наблюдается. При непрерывном охлажде¬
нии все легирующие элементы, которые замедляют превращение,
способствуют предотвращению образования аномальной струк¬
туры.
Зернистый перлит
При определенном режиме отжига («отжиге на зернистый
перлит») пластинчатый цементит в перлите сфероидизируется
и получается структура, которую называют зернистым перли¬
том. После такого отжига сталь имеет минимальную твердость,
что облегчает механическую обработку и холодную деформацию
В случае сталей с высоким содержанием углерода такой отжиг
10
хорошо подготовливает структуру для последующей эаиалки.
Отжиг на зернистый перлит ликвидирует цементитную сетку, ко¬
торая может образоваться после горячей деформации; это су¬
щественно, так как указанная сетка может привести к образо¬
ванию трещин в закаленной стали.
Все стали, за исключением высокоуглеродистых, отжигают
на зернистый перлит при температуре ниже АС1. Образование
цементных глобулей с меньшей поверхностной энергией по сравне¬
нию с пластинами цементита, по-видимому, является результа¬
том одновременного растворения пластин и выделения в пред¬
почтительных областях. Коагуляция цементита облегчается
благодаря более высокой растворимости углерода в феррите
при АС1, чем при комнатной температуре (см. рис. I), что в свою
очередь способствует частичному растворению цементита. Из-за
большой скорости диффузии углерода при 700® С выделение
протекает легко.
Этот процесс называется сфероидизацией; для его осуществ¬
ления необходима большая продолжительность отжига. В стали
№ 116 с 0,44% С (ф. 310/2) после отжига при 650° С в течение 5 ч
происходит только частичная сфероидизация (ф. 310/3), боль¬
шая часть цементита остается пластинчатой. Довольно крупные
частицы цементита встречаются на границах между перлитом
и ферритом (ф. 310/4). На снимке экстракционной реплики
(ф. 310/5) заметно округление и утолщение концов пластин
цементита, а также частичная коалесценция и сфероидизация.
В другом месте того же образца сфероидизация развита в боль¬
шей степени (d>. 310/6). Только поел отжига в течение S0 и
100 ч при 6504 С сфероидизация оказывается почти завершен¬
ной (ф. 310/7 и 8). На микрофотографии 311/1 при большем уве¬
личении показано образование зернистой структуры: цементит-
ные зерна еще относительно малы, только на границах зерен
феррита имеется несколько больших частиц цементита.
Процесс сфероидизации можно ускорить, повысив темпера¬
туру отжига.
На микрофотографии 311/2 представлена структура после
отжига при 700° С в течение 25 ч. Образование зернистого пер¬
лита прошло в большей степени, чем после отжига при 650° С
в течение 50 ч. (ф. 310/7) и здесь крупные сфероиднзированные
частицы цементита встречаются чаще. Твердость этого образца
та же, что и отожженного при 650° С в течение 100 ч.
Во время образования перлита из аустенита равновесная
концентрация легирующих элементов не достигается ни в кар¬
биде, ни в феррите; часто при этом не получается и равновесная
структура. При отжиге на зернистый перлит происходит пере¬
распределение легирующих элементов и приближение к состоя¬
нию равновесия. Возможно, что при этом образуется также рав¬
новесная карбидная фаза.
В заэвтектоидных сталях сфероидизацию можно осущест¬
вить кратковременным нагревом до температуры, которая не¬
много выше ACv и последующим медленным охлаждением. После
этой обработки остатки нерастворившегося цементита действуют
как зародыши зернистого цементита, который появляется во
время охлаждения. Сфероидизация такого типа по существу
представляет собой образование вырожденного перлита. В эа-
эвтектоидных сталях при температуре не выше Асап происходит
частичное растворение карбида. При этом растворяется не только
перлитный цементит, но также цементитная сетка. Крупная
сетка цементита может быть полностью разрушена и «повторным
нагревом при температуре выше ACv Такая термическая обра¬
ботка называется циклическим отжигом.
На микрофотографии 311/4 показаны частицы нсрастворив-
шегося отстаточного цементита в мартенсите стали № 132
с 0,94% С после закалки ее с 785° С. Исходная структура состояла
из пластинчатого перлита и тонкой сетки цементита (ф. 311/3).
Во время медленного охлаждения с 785° С со скоростью
0,7 град!мин образовались цементитные зерна (ф. 311/5), а
цементитная сетка исчезла. После трехкратного нагрева до
785° С цементитные зерна распределились более равномерно.
Только несколько частиц цементита укрупнились (ф. 311/6).
Для небольших образцов, которые должны быть педоергиуты
закалке, нежелательны очень крупные цементитные частицы —
они затрудняют растворение карбида при температуре закалки.
Укрупнение карбидных зерен можно предотвратить, сократив
продолжительность отжига.
3, ЦЕМЕНТИТ
В заэвтектоидных сталях цементит обычно выделяется как
заэвтектоидная фаза аналогично ферриту в доэвтектовдных ста¬
лях. При небольших скоростях охлаждения цементит возникает
на границах зерен аустенита (ф. 301/8; 328/6 и 7). Есл* скорость
охлаждения достаточно велика, содержание углерода высокое
# аустенитные зерна крупные, пластины цементита образуют
/видманштеттову структуру. На микроструктуре они проявл¬
яются в виде узких и длинных игл.
. В некоторых местах сплошность цементитной сетки нару¬
шается. Здесь перлит может расти из одного аустенитного зерна
через его границу в соседнее аустенитное зерно (ф. 308/3).
4. ОБРАЗОВАНИЕ АУСТЕНИТА
Растворение перлита, цементита и феррита
1 Во время нагрева стали с 0,45% С, содержащей феррит и
йерлит, при температуре Ас± на поверхности раздела между
йерлитным карбидом и ферритом образуется некоторое коли¬
чество маленьких аустенитных зерен. Эти зерна продолжают
£асти в процессе дальнейшей выдержки до установления равно¬
весия между у-твердым раствором и a-железом при выбранной
Температуре. Это означает, что чем выше температура, тем меньше
Требуется углерода для получения аустенита. Чтобы концен¬
трация углерода в участках аустенита, соответствующих исход-
ым перлитным и ферритным областям, выравнялась и остаточ-
ые карбиды растворились, нужно время, во много раз большее,
Чем время, необходимое только для превращения [15].
Закалка образцов после различных стадий нагрева выше ACl
Позволяет наблюдать развитие превращения по росту аустенитных
Областей. На микрофотографии 311/7 показана структура, в ко¬
торой часть перлита была превращена в аустенит при 735° С.
$о время закалки аустенит превратился в мартенсит, феррит
цочти не изменился. На микрофотографии 311/8 можно видеть,
цто в некоторых местах аустенит поглощает главным образом
^ерлит. Из микрофотографии 312/1 следует, что рост аустенита
задерживается на пластинках цементита, ориентированных
.перпендикулярно к поверхности микрошлифа из-за отсутствия
феррита, необходимого для превращения. После 4-ч выдержки
^ри той же температуре перлит превратился в аустенит. Так
как температура выше АСи, растворение феррита уже началось
аутем диффузии углерода (ф. 312/2). Аустенит проникает в фер¬
ритное зерно в виде узких пластинок.
На микрофотографиях 312/3—6 показан^процесс растворе¬
ния пластинчатого и зернистого перлита стали с 0,70% С (№ 134).
Щосле выдержки при 739° С в течение 120 сек некоторые нерас-
творившиеся частицы цементита еще остаются в аустените,
который образуется из перлита (ф. 312/3 и 4); так как темпера¬
тура растворения на 15 град выше АСу аустенит, возникший
• начале превращения, содержит меньше углерода, чем перлит.
В этом случае зарождение аустенита начинается на границе
раздела между цементитом и ферритом, как это можно видеть
кз электронно-микроскопической фотографии 312/4. Раство¬
рение феррита в образце, отожженном на зернистый перлит,
протекает так же, как и растворение пластинчатого перлита
#• 312/5 и 6). Оставшийся в аустените цементит в дальнейшем
укрупняется.
Ферритная оторочка
Если низкоуглеродистую сталь нагреть до двухфазной обла¬
сти (а 4 у) между ACl и АСз и охладить, возникает феррит¬
ная оторочка. Во время охлаждения новый феррит выделяется
на нерастнорившемся феррите; его можно отличить от последнего
rto различной травимости. Так как обычно он окружает перлит,
который образуется впоследствии, применяют термин «феррит¬
ная оторочка» [2, табл. 39 и 40].
Микрофотографии 313/1, 2 иллюстрируют образование такой
микроструктуры. На микрофотографии 313/1 показана сталь
с 0,12% С (№ 135), которая во время нагрева до 790° С переходит
в двухфазную область (феррит и аустенит). После закалки ау¬
стенит превращается в мартенсит и находится в феррите в виде
изолированных областей. В процессе охлаждения на воздухе
1й аустенитных островков на ранее существовавшем феррите
выделяется новый феррит. Внутри этого вновь образованного
феррита впоследствии появляются островки перлита (ф. 313/2).
На микрофотографии 313/3 отчетливо видно, что нераство-
рившийся феррит травится слабо, а вновь образовавшийся
протравлен сильнее. Возможно, эти эффекты обусловлены раз-
ЧДОием концентраций растворенных легирующих элементов.
•Не ясно, можно ли рассматривать границы между двумя фор-
Лвми феррита как границы субзерен.
и ферритная оторочка встречается также в зонах нагрева
арарйьсх соединений.
2*
5. НОРМАЛИЗАЦИЯ И ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ЗЕРЕН
Для промышленного применения обычно нужна сталь с мел¬
козернистой структурой; в доэвтектоидных сталях такую струк¬
туру получают аустенизацией при температуре, которая не¬
сколько выше Асд, и в заэвтектоидных сталях — при темпера¬
туре выше ACv
Если температура отжига выше АСз или продолжительность
отжига увеличена, то происходит рост аустенитного зерна.
При любой скорости охлаждения крупнозернистый аустенит
дает крупнозернистые продукты превращения: в низкоуглеро¬
дистой стали возникает крупнозернистый феррит и большие ост¬
ровки перлита (ф. 313/4), в стали с более высоким содержанием
углерода — грубая ферритная сетка, которая окружает большие
островки перлита (ф. 313/7). При больших скоростях охлажде¬
ния феррит может образовать видманштеттову структуру
(ф. 306/6; 307/1). Количество феррита в крупнозернистой струк¬
туре меньше, чем в мелкозернистой. Опасность появления круп¬
ных зерен увеличивается с уменьшением содержания углерода
из-за повышения температуры АСз-
Нормализацией, т. е. нагревом несколько выше темпера¬
туры АСз и охлаждением на воздухе, может быть измельчена
крупнозернистая структура.
При переходе через точку АС1 в перлите появляется большое
количество зародышей аустенита, в результате чего происходит
измельчение зерен. Из полученного мелкозернистого аустенита
образуются мелкозернистые продукты превращения. Во время
охлаждения этому способствует наличие большого числа границ
зерен и, следовательно, большого числа зародышей (ф. 313/6 и 8).
Увеличение скорости охлаждения также приводит к из¬
мельчению зерен превращенной структуры, так как с повышением
переохлаждения число зародышей феррита и перлита в аусте¬
ните увеличивается (ф. 313/5 и 6). Этот процесс не зависит ни
от содержания углерода, ни от количества феррита и перлита
в стали (ф. 313/8).
Эффект измельчения зерна нормализацией можно усилить
повторной термической обработкой.
6. ПОЛОСЧАТЫЕ СТРУКТУРЫ
Первичные полосчатые структуры
Во время затвердевания, когда еще не достигнуто равнове¬
сие, происходит ликвация легирующих элементов в железе
в соответствии с концентрационными границами двухфазной
области (жидкость + первичный твердый раствор). Дендриты,
которые кристаллизируются первыми, обеднены легирующими
элементами. Последней кристаллизуется оставшаяся жидкость;
она обогащена легирующими элементами и содержит большую
часть неметаллических включений. Эта затвердевшая структура
после горячей обработки образует серию полос. Оберхоффер
назвал эту полосчатость первичной и предложил для ее выявле¬
ния (при наличии фосфора в стали) специальный травитель [16].
Этот реактив сильнее травит области, обедненные легирующими
элементами (ф. 358/2; 377/4; 403/4 и 8). Структурные различия
проявляются на продольном сечении в виде полос, а на по¬
перечном сечении — в виде отдельных участков. Иногда первич¬
ная полосчатость ясно видна после обычного травления (ф. 401/4
и 314/8), так как ферритная матрица травится по-разному в за¬
висимости от концентрации легирующих элементов.
Вторичные полосчатые структуры
Так Оберхоффер назвал полосчатые структуры продуктов
различных превращений или отдельных фаз, видимые на про¬
дольном шлифе. В доэвтектоидных сталях ферритно-перлитные
полосы образуются в том случае (ф. 392/1, 3; 389/1 и 2), если
различия в содержании легирующих элементов в полосах пер¬
вичной полосчатой структуры таковы, что образование феррита
начинается при различных температурах. Полосам с различным
составом соответствуют различные диаграммы превращения.
Кроме того, скорость охлаждения должна быть такой, чтобы
углерод мог диффундировать от одной полосы к другой. В ста¬
лях, содержащих в основном кремний или другие элементы,
стабилизирующие феррит, выделение феррита происходит в по¬
лосах, богатых этими элементами [17] (ф. 323/2), так как в них
повышается температура Аз. Если сталь легирована марганцем
или другими элементами, стабилизирующими аустенит, то вы¬
деление феррита начинается в обедненных этими элементами
11
полосах (ф. 354/6), так как эти элементы понижают темпера¬
туру Лз. Включения не имеют непосредственного влияния на
превращение — они только воздействуют на рост зерен.
Сегрегацию углерода во время образования вторичных
полос можно предотвратить повышением скорости охлаждения
[2, табл. 62—64] и укрупнением зерен [18] до размеров, боль¬
ших, чем расстояние между полосами. Однако дальнейшая тер¬
мическая обработка может вызвать повторное образование по¬
лос.
Различия концентрации легирующих элементов в полосах
обусловливают различие характеристик превращения, что мо¬
жет также привести к появлению полос перлита, бейнита и мар¬
тенсита (ф. 444/7, 8; 445/1; 446/1,2). Весьма вероятно, что в этих
случаях вторичной сегрегации углерода его исходное распреде¬
ление в аустените было равномерным и, следовательно, не было
неравномерного распределения, обусловленного ликвацией или
неравномерным распределением легирующих элементов.
Во всех сталях, в которых наблюдается первичная ликва¬
ция, но не сегрегация углерода во время превращения, может,
однако, происходить перераспределение углерода в процессе
отпуска [17]. Вторичная сегрегация углерода этого типа свя¬
зана с коагуляцией карбидов (ф. 394/5, 6, 8; 399/4, 5, 7; 403/5—7),
которые растворяются в тех местах, где они наименее стабильны
(ф. 395/7) и растут там, где они более стабильны (ф. 395/6).
Стабильность карбидов увеличивается в полосах с высоким
содержанием легирующих элементов, если они являются карби¬
дообразующими (ф. 403/8), и уменьшается, если легирующий
элемент растворяется преимущественно в феррите.
Тот же процесс растворения и повторного выделения карби¬
дов происходит во время отжига заэвтектоидных сталей в двух¬
фазной области V+ карбид (ф. 366/6—8; 464/1, 2; 466/5; 471/1,
2; 473/6, 7).
Образование вторичной полосчатой структуры можно предот¬
вратить введением легирующих элементов, которые компенси¬
руют сегрегацию углерода (ф. 358/1; 377/3).
Глава 3
• ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПРЕВРАЩЕНИЯ
НА МИКРОСТРУКТУРУ. БЕЙНИТ
На микрофотографиях 314—328 показаны микроструктуры
углеродистых сталей № 113, 115, 116, 118 и 136, которые полу¬
чены либо путем изотермического превращения, либо путем
непрерывного охлаждения. Диаграммы превращения этих ста¬
лей представлены на рис. 9—15 [19]. Табл. 1 содержит данные
о выплавке стали, горячей деформации и термической обработке,
а также значения температур ЛС1, АСз и Мн.
рита (ф. 314/1—4; 315/4, 5), потому что феррит выделяется Ш
только на границах зерен аустенита, как это показано на микро¬
фотографиях 321/1—3, но и внутри этих зерен в виде отдельных
зерен, которые после завершения превращения окружены «0-
ластями перлита (ф. 314/1, 2). Кристаллографически законо¬
мерная ориентация феррита типа видманштеттовой структуры
в данном случае после изотермического превращения не набЛ1б-
дается. Видманштеттова структура, состоящая из семейств парал¬
лельных полос феррита с перлитом между ними, образуется
в низкоуглеродистых сталях во время непрерывного охлажде¬
ния (ф. 321/6; 322/6) и особенно хорошо заметна, если размер
аустенитного зерна велик (ф. 306/6) [11]. В высокоуглеродистых
сталях видманштеттова структура встречается только в виде
случайных полос феррита, которые начинаются у зерногранич-
ного феррита и уходят в глубь перлита (ф. 324/4, 5; 325/5, 7,#;
327/2). С увеличением скорости охлаждения зерна феррита И
перлита измельчаются, так же как и при понижении темпера¬
туры превращения (ф. 321/1—3; 323/5 —7; 324/1—4; 315/4—7).
Количество феррита уменьшается в обоих случаях, а количество
перлита увеличивается (ф. 316/6—9; 317/1, 2; 325/1—8), поэтому
и содержание углерода в перлите должно уменьшаться. В средне-
углеродистых сталях сетка феррита становится тоньше, одно¬
временно становятся тоньше и короче пластины цементита в пер¬
лите и расстояние между пластинами уменьшается. И, на конек,
структура перлита настолько измельчается, что отдельные плю
стины нельзя разрешить с помощью оптического микроскопа
(ф. 325/2, 4, 6, 8; 316/7, 9; 317/2).
Образование перлитного цементита было описано на с. 9.
Здесь будет рассмотрен только специфический случай образова¬
ния цементита в стали, содержащей 0,15% С, во время образо¬
вания перлита после бейнитного превращения (ф. 315/1). БеЙ-
нитный карбид можно легко различить на микрофотографии
315/2, он имеет вид маленьких стержней, а перлитный цемеи-
тит — это длинные, тонкие и очень маленькие полосы, которою
в верхней части микрофотографии 315/3 веерообразно переходят
в более крупные полосы. По-видимому, они возникают из ofl-
ной пластинки и разветвляются в различных направлениям.
Аналогичные формы цементита наблюдаются и в других сталА
(ф. 308/1, 2).
Иногда перлитные области имеют резкие границы с окружаю¬
щими их зернами феррита. Это бывает в тех случаях, когда дб-
эвтектоидный и перлитный феррит ориентированы по-разному.
Если же они имеют одинаковую ориентацию, то перлитный фею-
рит постепенно переходит в доэвтектоидный (ф. 322/5; Зоб/г,
391/4; 396/2).
Когда в описаниях микрофотографий упоминаются Bepfii
перлита, это означает, что имеются в виду колонии или участий
перлита с ферритом постоянной ориентации и однородным раю
пределением пластинок цементита. Различные зерна перлиТй
могут быть выявлены путем травления. Обычно перлктнар
ТАБЛИЦА 1. ДАННЫЕ О ВЫПЛАВКЕ И ТЕМПЕРАТУРАХ ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
*
Температуры превращения. '
ог
Номер
Содержа¬
Метод выплавки
Деформация
Предварительная
стали
ние угле¬
рода, %
термическая обработка
Ас,
Ас,
М н
113
0,15
Основная мартеновская
печь
Вероятно, ковка до 0 30 мм
Нормализация
734
870
н
450!!
■А
115
0,33
То же
То же
Нормализация при
870° С
732
812
370'
116
0,44
»
Ковка до 030 мм
То же
735
785
350
118
0,76
»
Прокатка на 10 мм восьми¬
гранника
Нагрев перед ковкой
703
717
240
136
1,03
Основная электродуго-
вая печь
Ковка на квадрат 20 мм
Нормализация
717 (AClb)
736 (АСи)
&
В низкоуглеродистых сталях перлит и феррит распреде¬
ляются по-разному после непрерывного охлаждения и после
изотермического превращения. Во время непрерывного охлаж¬
дения образуются нормальные структуры, состоящие из зерен
феррита, областей перлита и сетки феррита, окружающей пер¬
лит (ф. 321/1—3; 323/5—7; 325/1—6). Во время изотермического
превращения области перлита часто разделяются зернами фер-
П
область в доэвтектоидных сталях состоит из нескольких перлит
ных зерен (ф. 316/7). г<
Для описания перлита используются термины «пласт*
чатый* или «полосчатый». Первый из них характеризует морфк£-
логию цементита, а второй — вид микроструктуры на шлифе.
Во время превращения около температуры феррит ■
цементит часто образуются независимо друг от друга. Tali! frtp-
*«*,'*• ДиагРамма изотермического превращения стали JVT? lift. Рис. 12. Термокинетическая диаграмма стали № 115*
Аустенизация при 880° С в течение 5 мин L19J Аустенизация при 860° С в течение 5 мин
.(Г. £\Г
PtJ
Время
мин
‘ Ьис. 11. Термокинетическая диаграмма стали №
в * Аустенизация при 920е С в течение 5 мин
W'K'Ji'M.T
113.
7 /0 Ш Ш7
MUH 1 L*
Время 1 W ч
Рис. 13. Термокинетическая диаграмма стали № 116.
Аустенизация при 880° С в течение 3 мин
0,1 / 10 10г ю3 /о4 ю5
сен
I L.
/ 10
_J L
100 1000
Время
мин
Рис. 14. Термокинетическая диаграмма стали № 118.
Аустенизация при 810° С в течение 10 мин
13
лит в доэвтектоидных сталях (ф. 322/1, 2) называется вырожден¬
ным перлитом, а в заэвтектоидных сталях (ф. 327/6, 328/2)—ано¬
мальной структурой. Неполная аустенизация с нерастворен-
ными карбидами всегда создает такую морфологию.
Перлит в стали с содержанием 0,15% С, образовавшийся
после бейнита, между 550 и 500° С довольно рассредоточен
(ф. 314/3—5). Содержание углерода в этом перлите мйло, сле¬
довательно, мало и количество цементита. На микрофотогра¬
фиях цементит имеет вид отдельных частиц. Некоторые колонии
перлита окружены темной каймой, которая образовалась из
многих цементитных частиц. На микрофотографиях 316/2,
317/5, 319/3 и 320/3—8 показана структура, состоящая только
из бейнита, образовавшегося при изотермическом превращении.
Во время непрерывного охлаждения после прохождения пер¬
литной области возникает небольшое количество бейнитных
участков, так как образец находился сравнительно короткое
время в бей нити ой области. Превращение заканчивается обра¬
зованием мартенсита (ф. 321/7; 324/6, 7; 326/1, 3, 4).
Время
10 100
мин
1000
Рис. 15. Термокинетическая диаграмма стали № 136. Аустени¬
зация при 790° С в течение 10 мин.
Игольчатость бейнита обусловлена сдвиговым характером
превращения, в результате которого появляется ферритная
матрица, имеющая ориентированную взаимосвязь с аустенитом.
На микрофотографиях бейнит сильно протравлен из-за высоко¬
дисперсных выделений. Низкоуглеродистые стали с высокой
температурой превращения содержат более крупные частицы
цементита, чем высокоуглеродистые стали (ср. ф. 316/3 — 400° С
и ф. 319/3 — 265° С, 320/7 — 270° С, 320/8 — 210° С).
Несмотря на игольчатую структуру бейнит отличается от
мартенсита той же стали. Это можно видеть при сравнении
микроструктур с разным содержанием углерода (табл. 2)
ТАБЛИЦА 2. БЕЙНИТ И JMAPTEHCHT В СТАЛЯХ
С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ УГЛЕРОДА
Номер
Стали
Содержание
углерода, %
Бейнит
Мартенсит
115
0,33
316/3
334/7,8
116
0,44
317/5
334/5,6
118
0,76
319/3
334/1,2
136
1,03
320/7
329/5
Цементит бейнитной структуры состоит из маленьких стерж¬
ней, которые одинаково ориентированы в пределах одного и
того же первичного зерна аустенита. Ориентация меняется от
зерна к зерну, что можно видеть на электронномикроскопиче¬
ских фотографиях экстракционных реплик (ф. 315/2, левая
часть, 316/5; 317/7). Количество маленьких частиц цементита
увеличивается с повышением содержания углерода. Размер
частиц цементита может быть различным и внутри одного участка
бейнитной структуры (ф. 317/7) рядом с толстыми стержнями
может находиться большое количество мелких цементитных ча-
14
стиц. Этим объясняется существование небольшого количества
очень темных игл на фоне светлых участков (ф. 317/5). Цемен¬
тит бейнита, появившийся при более низких температурах,
например, при 317° С, в стали с 1% С, имеет вид очень Малень¬
ких пластинок, которые пересекаются крупными стержнями
цементита (ф. 320/5). эдь
В верхней части области бейнитного превращений бейнит
становится грубее, а матрица феррита и цепочки частиц^Щмда-
тнта резко проявляются, особенно в низкоуглеродистых
(ф. 314/5; 315/1; 316/1, 2). Здесь при более высокой темпе
туре превращения частицы цементита можно разрешить; ЙфЪ ]
мощи оптического микроскопа (ф. 316/1—3; 317/3, 4;
После выдержки, продолжительность которой зависит от
держания углерода в стали и от температуры превращен** (
рис. 9 и 10), бейнитное превращение переходит в Нердкга
Таким образом появляются перлитные области, окруженнве'бей-
нитом; они кажутся более темными, чем бейнит, так каи^Имеи*
тит в них значительно мельче и не разрешается на мнквйфото-
графиях 315/1; 316/1; 317/2, 3; 318/4. w
Электронномикроскопические фотографии реплики, дают
возможность определить форму отдельных зерен бейнита. Фер¬
ритная матрица травится по-разному в зависимости от ориента¬
ции зерен феррита. На микрофотографиях 314/6; 316/4; 317/6
виден различный контраст от отдельных зерен феррита. Таким
образом, бейнит состоит не из игл, хотя микрофотографии и
создают такое впечатление, а скорее из зерен неправильной
формы, в которые проникают зерна другой ориентации.аИ1ЧЙ1ь-
чатый вид бейниту придают цепочки частиц цементита (ф. 316/1—
3; 317/3—5; 318/4, 6)
Частицы цементита, не растворившиеся во время аустени¬
зации заэвтектоидных сталей при температурах несколько
выше ACl, способствуют образованию перлита при маль^^О-
ростях охлаждений, так же как и во время изотермйческогф
превращения в области верхнего перлита. Перлитный цеШнтит
частично кристаллизуется на остаточных карбидах и nojjyggfrc*
структура, аналогичная зернистому перлиту; ее следует счи¬
тать аномальной (ф. 319/5, 6; 328/1, 2). При больших ско)№ст£х
охлаждения или во время превращения при более низких тем¬
пературах остаточные карбиды не влияют на образование'из¬
лита (ф. 319/7, 8). В этом случае нерастворенные зерна цсМИМп^а
включены в перлит, пластины которого настолько тонки, «О
не разрешаются на микрофотографии. Колонии перлитФ^Ьафг
различный контраст, особенно если травление проиж^чфи
в спиртовом растворе азотной кислоты.
Когда аустенизация осуществляется при температуре? обес¬
печивающей растворение цементита в аустените, поЛу^ется
более крупнопластинчатый перлит, зерна его значительно больше;
это видно из сравнения микрофотографий 328/3,6.
В превращенной структуре низкоуглеродистых сталей чзсго
видны зерна различных размеров (321/6). Это является следствием
неодинакового размера первичных аустенитных зерен (ф. 321/7).
Мелкие зерна перлита образуются из мелкозернистого аустенита,
а большие перлитные участки — из крупнозернистого. Прес¬
ной указанной неоднородности аустенита является неравномер¬
ное распределение неметаллических включений (ф. 323/2, 3).
В мелкозернистой области феррито-перлитной структуры на¬
блюдается скопление неметаллических включений, тогда как
в крупнозернистой области неметаллических включени^^вло
(ф. 323/4). | ^
Хотя между размером первичного аустенитного Зерна и
размером зерна после превращения существует связь, ИДО ме¬
таллографическом исследовании структуры они прояфшотСй
по-разному. В превращенной структуре размер зерна феррита
и перлита, как и размер зерна бейнита, можно определял Jflh
посредственно в то время, как размер первичного аернй ау(ф-
нита в превращенной структуре можно установить толыфгг'»
случае, если его границы выявляются в результате вый^цмн
на них феррита или цементита (ф. 316/8; 325/7; 328/6; с^. с.Щ>
т. I). j
Глава 4 1 >
СТРУКТУРА МАРТЕНСИТА
Для иллюстрации мартенситных структур были ИСПОЛЬ:,
зованы те же стали, для которых рассматривались перлит $.
бейнит. Чтобы обеспечить большую скорость охлаждение, .за¬
каливали в воде маленькие диски толщиной 1 мм и диамЭДюм
10 мм. ' -
Приготовление микрошлифов образцов, содержащих в струк¬
туре мартенсит и остаточный аустенит, требует особой осторож¬
ности по двум причинам:
1. При шлифовке и даже при полировке происходит не¬
значительная деформация поверхностных слоев, которая, од¬
нако, достаточна для того, чтобы остаточный аустенит превра¬
тился в мартенсит. Чтобы избежать этого, следует использовать
электрополировку.
2. Нагрев образца при приготовлении микрошлнфа может
вызвать распад мартенсита из-за отпуска, в результате чего
мартенсит будет травиться сильнее.
1. СТРУКТУРА МАРТЕНСИТА
ПОСЛЕ РЕЗКОЙ ЗАКАЛКИ
, В тех сталях, в которых температура Ми очень низкая,
дартенсит не распадается ни при температуре своего образова¬
ния, ни во время последующего охлаждения. В простых углеро-
щстых сталях, если они закалены от температур выше АС/П>
когда весь цементит растворяется в аустените, это условие вы¬
полняется только при содержаниях углерода выше 0,9%. В этом
случае температура Мн ниже 200° С (рис. 16). Под оптическим
микроскопом мартенсит имеет вид белых игл, находящихся между
/частками остаточного аустенита (ф. 329/1 и 2).
, Оптический микроскоп не позволяет заметить, что каждая
чгла мартенсита содержит большое число двойников. Остаточный
Содержание уел ер од а,%
Рис. 16. Температуры Мн простых углеродистых сталей
аустенит травится значительно сильнее, чем мартенсит, и под
микроскопом он имеет вид желто-белых областей на фоне свет¬
лых игл мартенсита. Если аустенита мало, то он выявляется как
небольшие темные области (ф. 330/2, 4, 6).
4 С уменьшением- -содержания углерода образование мартен-
та^начинается при более высоких температурах (см. рис. 16).
ТИйёмя охлаждения от высоких температур А1н достаточно для
•рЙРекания отпуска мартенситных участков, образовавшихся
9Начале превращения. На микрофотографиях З^ЩЯ-и 8 видно
ШВдлыиое количество очень больших темных игл мартенсита.
На снимке экстракционной реплики проявляются группы ма¬
леньких стержней или пластинок (ф. 336/4) — это выделившиеся
частицы. Количество сильно протравленных мартенситных игл
увеличивается с уменьшением содержания углерода и с повыше-
. температуры Мн (ф. 330/1—8; 331/1,2).
Мартенсит, который образовался позднее, при более низких
Лмпературах превращения, остается неотпущенным — это свет-
£ лые участки среди более темных мартенситных игл. В низко-
<< углеродистых сталях, содержащих от 0,15 до 0,20% С, образо-
Гмие мартенсита почти завершается при 300° С (/¼¾) [21].
этом случае может происходить распад в мартенситных иг-
Лах, возникающих в конце превращения (ф. 335/3, 4).
г— Мартенситная структура состоит из игл весьма различных
форм и размеров. Обычно считают, что вначале образуются боль-
SjtoHe- мартенситные иглы. Иглы, которые получаются позже,
рмполняют оставшееся пространство (ф. 329/1). Зерна аусте-
iAm и, следовательно, мартенситные иглы становятся крупнее
■закалке с более высоких температур.
Размер первичных зерен аустенита можно определить благо-
существованию групп мартенситных игл с различной ориен¬
тацией. Однако более четко первичное зерно выявляется с по¬
мощью специального травителя [21 ].
При содержаниях углерода ниже 6,3% в структуре мартен¬
сита происходят изменения: отдельные мартенситные иглы ста¬
новятся крупными, а их границы более зубчатыми и неправиль¬
ными (ф. 331/3—6). Мартенситные зерна с различной ориента¬
цией травятся неодинаково, так что от зерна к зерну изменяется
контраст (ф. 331/3, 5).
При больших увеличениях в любом мартенситном зерне
с однородным контрастом видна тонкая сетка, которая окружает
совсем гладкие участки (ф. 331/4, 6).
Электронномикроскопические снимки реплик мартенситных
структур сталей, содержащих от 0,2 до 0,76% С (ф. 331/,7 8;
332/1—6; 333/1—6), дополняют оптические микрофотографии.
Детали мартенситной структуры видны яснее, чем под оптиче¬
ским микроскопом, так как даже самые маленькие иглы мартен¬
сита травятся на различную глубину (ср. ф. 330/1, 2 и ф. 331/7, 8;
330/5, 6; 332/1, 2). На микрофотографиях 331/7, 8; 332/1, 2 и
335/5 маленькие темные области являются остаточным аустени¬
том; они глубоко протравились и на фоне мартенсита выделяются
своей темной окраской. Различия во внешнем виде мартенсита
с разным содержанием углерода также выявляются более четко
(ф. 331/7, 8; 332/1—6; 333/1—6). Темные участки остаточного
аустенита, показанные на микрофотографиях 331/8; 332/2 и
333/5, не наблюдаются при низких содержаниях углерода;
остаточный аустенит не выявляется четко в стали с 0,45% С.
Большие области мартенсита видны наряду с отдельными иглами
мартенсита, причем можно рассмотреть тонкую внутреннюю
структуру больших мартенситных участков (ф. 332/6; 333/1—4).
В мартенситных иглах, которые образуются в начале превраще¬
ния, в процессе дальнейшего охлаждения происходит распад.
В оптическом микроскопе они имеют вид больших темных игл,
на электронномикроскопических снимках реплик виден рельеф
на их поверхности (шероховатость). На микрофотографии 333/2
маленькие темные частицы — это выделившиеся карбиды; на
микрофотографии 336/4 они проявляются в виде маленьких
стержней. Иногда большие частично распавшиеся иглы окружены
светлой каймой, которая травится слабее (ф. 332/6; 333/2, 4).
При косом сечении плоскостью шлифа кайма кажется очень ши¬
рокой. Она становится более отчетливой по мере уменьшения
содержания углерода в стали. На оптических микрофотогра¬
фиях этим каймам соответствуют темные прослойки, которые
окружают мартенситные иглы (ф. 331/4). Пока не установлено,
является ли эта кайма остаточным аустенитом. После отпуска
в этих областях наблюдается большое количество крупных
карбидных частиц (ф. 342/3, 6; 343/3; 344/5; 345/1).
2. СТРУКТУРА МАРТЕНСИТА
ПОСЛЕ УМЕРЕННОЙ ЗАКАЛКИ
Микроструктуры некоторых сталей, содержащих от 0,15%
до 0,76% С, после закалки в масле заметно отличаются от микро¬
структур сталей, закаленных с большей скоростью. Мартенсит¬
ные иглы, которые образуются в начале превращения, в резуль-
О 0.1 0.2 0,3 0.4 0,5 0.6 0.7 0.8 0.9 1,0 1,1 1,2 1,3
Содержание углерода,,%
Рис. 17. Твердость простых углеродистых сталей после
закалки в различных условиях:
X —диски толщиной 2 мм, закаленные в воде; Q —диски
толщиной 2 мм, закаленные в масле; # — 790° С, охлаж¬
дение в воде; Н 900° С, охлаждение в ледяном 10%-пом
соляном растворе
тате более медленного охлаждения при закалке в. масле распа-„
даются больше. После травления они окрашиваются в темный
цвет. Выделение карбидов в этих иглах показано на микрофото¬
графиях 335/3 и 4 для стали с 0,25% С и на микрофотографиях
336/1 и 4 для стали с 0,15% С.
15
Обычно образцы травят в азотной кислоте (1.1], которая
хорошо выявляет развитую мартенситную структуру (ф. 334/5, 6;
335/5, 6). Пикриновая кислота [2.1 ] травит и окрашивает в тем¬
ный цвет главным образом мартенситные иглы, содержащие
большое количество выделений; нераспавшийся мартенстит
травится слабее (ф. 335/7, 8; 336/2, 3, 5—7). Значительная шеро¬
ховатость поверхности мартенсита на микрофотографиях 335/8
и 336/3 вызвана выделением карбидов, которые хорошо видны
на экстракционных репликах (ф. 336/1, 4). В стали с 0,44% С,
где образование мартенсита происходит при более низких тем¬
пературах, в наиболее крупных и темных иглах выделения не
наблюдаются. По-видимому, в этом случае выделяются очень
мелкие частицы.
Твердость закаленных образцов с мартенситной структурой
повышается с увеличением содержания углерода приблизительно
До 0,7% (рис. 17). Твердость образцов, закаленных в масле,
несколько ниже, чем твердость образцов, закаленных в воде.
В высокоуглеродистых сталях, закаленных с температуры АС/п,
наличие остаточного аустенита понижает твердость.
Глава 5
СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
ПРИ ОТПУСКЕ МАРТЕНСИТА
Чтобы проиллюстрировать изменения в микроструктуре,
протекающие во время отпуска сталей с исходной мартенсит¬
ной структурой, были использованы те же стали, что и в преды¬
дущей главе.
Структурные изменения легче всего наблюдать в высокоуг¬
леродистых сталях, в которых после закалки наряду с областями
остаточного аустенита встречаются области мартенсита с тетра¬
гональной структурой. Для примера была выбрана заэвтектоид-
ная сталь № 119 с 1,3% С, которая закаливалась от 970° С
(выше АСст). Из-за высокой температуры аустенизации получи¬
лась крупноигольчатая мартенситная структура. Пространство
между иглами заполняет остаточный аустенит, который резко
отличается от мартенсита. Изменения в микроструктуре этой
стали показаны на микрофотографиях 337—341.
Сталь № 119
Структура этой стали после закалки состоит из 65% мар¬
тенсита и 35% остаточного аустенита. Мартенсит образует сьет-
лую игольчатую структуру, в которой встречаются области оста¬
точного аустенита, при условии, что закалка была резкой и при
приготовлении микрошлифа были соблюдены предосторожности,
предотвращающие нагрев образца. Аустенит травится глубже,
чем мартенсит, и отличается от него своей формой и желтовато¬
белым цветом (ф. 337/1; 329/1—3).
Образцы отпускали в нагретой печи так же, как и в промыш¬
ленных условиях. Их нагревали относительно быстро до тем¬
пературы отпуска, затем выдерживали в течение 2 ч при этой
температуре и охлаждали на воздухе. Считают, что распад про»
исходит в основном при температуре отпуска, а не во время
быстрого нагрева. Если сталь нагревается медленно, что неиз¬
бежно в случае больших образцов, в формировании структуры
отпущенной стали участвуют процессы распада, карбидных
превращений и коагуляции карбидных частиц.
Во время отпуска при низких температурах на первой
стадии распада, температурный интервал которой про¬
стирается до 200° С, из пересыщенного углеродом мартенсита
выделяются е-карбид или е-карбонитрид. Содержание углерода
в матрице во время этого процесса уменьшается до 0,25% С
[22]. Травление вызывает потемнение мартенситных игл, в ко¬
торых выделился е-карбид (ф. 337/3) и таким образом распад
можно обнаружить с помощью оптического микроскопа, однако
частицы 8-карбида из-за дисперсности не разрешаются. Эти вы¬
деления могут быть обнаружены только в электронном микроскопе
в экстракционной реплике и при больших увеличениях (ф. 337/5).
Этим методом удалось обнаружить, что распад происходит во
всем объеме мартенситных игл. Частицы е-карбида имеют вид
коротких стержней и образуют группы, в пределах которых они
параллельны друг другу, причем сами группы ориентированы
перпендикулярно друг другу. Дифракционная картина от
этих частиц позволяет сделать вывод [5 ] о том, что решетка 8-кар¬
бида когерентна решетке мартенсита. В некоторых местах воз¬
никают крупные частицы 8-карбида (ф. 337/5). Различная глу-
16
бипа травления (ф. 337/3) и неоднородная структура зерен на
снимке реплики (ф. 337/4), вероятно, обусловлена неодинаковым
размером и различным распределением частиц е-карбида.
Аустенит остается неизменным и на фоне темного мартен¬
сита выглядит светлым (ф. 337/3). Согласно Джелингхаузу [23]
и Кризементу [24], в аустените может произойти распад даже
па первой стадии отпуска в результате длительной выдержки
при температуре выше 150° С.
Вторая стадия отпуска характеризуется распадом
остаточного аустенита на феррит и цементит. Этот распад начи¬
нается на границах мартенситных игл (ср. [25]) и распростра¬
няется в аустенитные участки, причем области распада часто
имеют игольчатую форму (ф. 338/2); в этом образце распад аусте¬
нита только что начался и еще не завершен и поэтому встречаются
слабопротравленные области аустенита между темными иглами
мартенсита (ф. 338/1). Продукты распада состоят в основном
из е-карбида, который внутри мартенситных игл образует очень
мелкие выделения, а на границах игл эти выделения крупнее
(ф. 338/3). С помощью микродифракции было показано также
наличие цементита в структуре. На микрофотографии 338/4
видны тонкие стержни е-карбида при большем увеличении.:
После отпуска при 260° С остаточный аустенит почти пол¬
ностью исчезает и вся микроструктура после травления стано-
вится темной (ф. 338/5). Некоторые иглы отпущенного мартен¬
сита имеют гладкую, слегка протравленную поверхность, от¬
личающуюся от шероховатой поверхности остальной структуры.
Особенно следует отметить параллельные линии и мидриб
которые часто наблюдаются в исходных мартенситных иглах
даже после отпуска при температуре 300° С (ф. 339/2). Более
крупные частицы карбидов, которые выделяются при этой тем¬
пературе, обусловливают потемнение игл при травлении пи-
кратом натрия [33.1] (ф. 338/7; 339/3 и 7). Гладкий вид игл
на микрофотографии 338/5 объясняется тем, что частицы е-кар¬
бида внутри игл (ф. 339/1) очень мелки. Вместе с е-карбидом
в структуре присутствует также цементит, вероятно, в виде более
крупных частиц.
Третья стадия отпуска характеризуется образова¬
нием цементита в исходных мартенситных участках. Переход
от отпущенной структуры, содержащей е-карбид, к структуре,
содержащей цементит, происходит постепенно. Таким образом,
в образцах, отпущенных при 220 и 260° С, цементит уже присут¬
ствует. В то же время в образце, отпущенном при 300° С, мелкий
е-карбид все еще встречается между более крупными пластин¬
ками и стержнями цементита (ф. 339/5). При добавлении леги¬
рующих элементов, например кремния, е-карбид остается в струк¬
туре вплоть до высоких температур отпуска. Следует указать
на кремнистую сталь № 142 (ф. 353/3 и 4), в которой при тем¬
пературе отпуска 340° С,и даже 400° С [26] присутствует преиму¬
щественно е-карбид.
Игольчатая структура ферритной матрицы, которая свя¬
зана с мартенситом, сохраняется до высоких температур отпуска,в
так как после выделения карбида в феррите не протекает pev
кристаллизация (ф. 340/5). Обычно внутри игл цементит боле^,
мелкий, чем на границах (ф. 339/4; 340/1 и 5). Если предположить^
что крупные иглы мартенсита образуются первыми, то по мер*
понижения температуры промежутки между ними должны заг>
подняться большим количеством мелких игл. В этом случав
вполне правдоподобно, что в отпущенной структуре на хорошо*
развитой сетке исходных мартенситных границ выделяется боль*,
шое количество крупных карбидных частиц, которые разделенМр
крупными ферритными зернами с небольшим количеством мел$.
ких выделений. Оба эти эффекта объясняют, почему после за^
калки и отпуска структура состоит из ферритных зерен неправ
вильной формы и цементитных частиц различных размеров^
С повышением температуры на третьей стадии отпуска вместе
с ростом цементитных выделений протекает некоторая их сферо-
идизация (ф. 340/6). После отпуска при 600° С частицы цементита»
настолько укрупняются, что их можно легко разрешить в опти*
ческом микроскопе (ф. 341/2). g
Травление в пикрате натрия [33.1] в течение 10 мин npi£
50° С окрашивает как цементит, так и 8-карбид (ф. 338/1; 339/3, 7Й
340/4; 341/3). |
Твердость этих образцов после небольшого увеличения дог!
температуры отпуска 260° С очень быстро уменьшалась при болеем
высоких температурах, так как появлялись все более крупные»
частицы цементита (рис. 18). J
В промышленной практике сталь № 119 с 1,3% С нужно!
закаливать не с температуры АС£т, как это сделано в .приведен-Л
ном примере, а с несколько более высокой температуры, как и1
* От английского «midrib» — среднее ребро. (Прим. ред.).
все заэвтектоидные стали. Следовательно, отпущенные в про¬
мышленных условиях структуры содержат частицы цементита
и являются в основном мелкозернистыми (ф. 341/6—8).
600
700
\ 600
g
Рис. 18. Влияние температуры ^ 500
отпуска в течение 2 ч на твер- ^
дость стали с 1,31% С. зака- /лл
ленной от 970° С ^
300
200
О 100 200 300 Ш 500 бОО
ТелператураЗС
о Стэль № 136
ч Для иллюстрации закалки заэвтектоидной стали в промыш¬
ленных условиях была выбрана сталь с 1,0% С. В этой и ана¬
логичных сталях мартенсит настолько мелкий, что отдельные
tfo иглы и остаточный аустенит между ними невозможно раз¬
личить (ф. 341/5, а также 329/7).
.q Во время отпуска этой стали протекают те же процессы, ко¬
торые уже были описаны для стали с 1,3% С. Уже после 2 ч
при 100° С структура в результате травления начинает окраши¬
ваться в темный цвет (ф. 341/6). При этом игольчатость более
заметна, чем в закаленной стали (ф. 341/5). Структура содержит
т?кже частицы цементита, которые не растворились во время
Аустенизации. После отпуска при 200° С структура темнеет
еще больше.
Среди очень темных игл встречаются и светлые; неодинако¬
вое травление обусловлено различной ориентацией и, вероятно,
различными размерами карбидных выделений. На фоне темного
мартенсита видны маленькие светлые участки остаточного аусте¬
нита. В показанных на микрофотографиях 337—339 структурах
выделения являются, вероятно, е-карбидом. Однако в отличие
от сталей с 1,3% С отдельные частицы настолько малы, что их
невозможно увидеть. Все же их присутствие вызывает потемне¬
ние структуры после травления. После отпуска при 300° С
В течение 2 ч карбиды значительно укрупняются и принимают
вид либо тонких стержней (ф. 341/8), либо крупных зерен.
После отпуска при 100° С твердость уменьшается от 905
до 641 HV.
Стали, № 118, 116, 115, 114, 113
Стали с 0,76, 0,44 и 0,33% С были закалены от температур
аустенизации, которые приняты в промышленности. После за¬
калки мартенсит образует мелкоигольчатую структуру. После
отпуска в структуре сохраняются мелкие иглы. При низких тем¬
пературах отпуска происходит интенсивное травление структуры,
особенно в высокоуглеродистых сталях, поскольку выделения
карбида очень мелки (ф. 342/1,2; 343/4—7; 344/2 и 3). При более
высоких температурах отпуска, когда укрупняются цементит-
иые выделения, микроструктура кажется более светлой (ф. 344/6,
7; 345/2, 3), особенно в низкоуглеродистых сталях с 0,33% С
(ф. 345/4 и 5) и 0,22% С (ф. 346/1 и 2).
В структуре отпущенной стали наряду с темными иглами
Часто встречаются более светлые (ф. 342/1, 2, 4, 5; 343/1; 344/2,
t, 6, 7). Как показано на электронномикроскопических фотогра¬
фиях экстракционных реплик, в этих иглах выделяются мелкие
частицы е-карбида или цементита (ф. 342/6; 343/3; 344/5, а также
$38/3 и 339/1). Карбид образуется преимущественно на границах
вгл и после обычного травления карбидные выделения имеют
вид темных линий, которые окружают большинство исходных
мартенситных игл (ф. 342/5; 343/2; 344/3). После травления ни¬
тратом натрия [33.1] эти карбидные выделения также стано¬
вятся темными (ф. 344/4).
В низкоуглеродистых сталях с 0,25 и 0,15% С из-за повышен¬
ной температуры Мн распад протекает уже во время охлаждения
образовавшихся в начале превращения мартенситных игл.
При этом выделяются карбиды, которые на электронномикроско¬
пических фотографиях экстракционных реплик имеют вид тон¬
ких стержней (ф. 335/3, 4; 336/1, 4). Эти цементитные стержни
сохраняются даже после отпуска при 260° С (ф. 345/7; 346/7).
Шероховатость на микрофотографиях 345/6 и 346/5, 6 и уменьше¬
ние твердости отпущенной стали по сравнению с закаленной
3 Металлография железа, том II
(ф. 331/3—6) свидетельствуют о том, что процесс отпуска про¬
текает путем дальнейшего выделения цементита. Это показано
также на микрофотографиях 345/7 и 346/7, где наблюдаются
тонкие пластинчатые выделения различных размеров. Вероятно,
эти образцы еще содержат е-карбид, который не может быть иден¬
тифицирован из-за малых размеров его частиц.
Глава 6
ОБЫЧНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ
Обычными конструкционными сталями могут быть как
простые углеродистые, так и легированные стали; полуфабри¬
каты из них поставляют в виде поковок, профилей или листа
после горячей деформации или нормализации [27].
В качестве типичных были выбраны две стали с одинаковой
прочностью 37 кГ/мм2 (370 Мн/м2), выплавленные в мартенов¬
ской печи. Сталь № 137 является кипящей, а сталь № 138
раскислена кремнием. Структура обеих сталей показана на
микрофотографиях 347. Сталь № 137, содержащая 0,16% С,
была прокатана на лист толщиной 25 мм и в дальнейшем не
подвергалась какой-либо обработке.
Для кипящей стали характерно образование наружной
зоны с меньшим количеством углерода, серы и фосфора, чем
в сердцевине. На серном отпечатке продольного микрошлифа
показано распределение сульфидных включений (сульфида
марганца), которые выявляются в виде темных областей (ф. 347/1).
В сердцевине часто встречаются крупные включения сульфида
марганца, а в краевой зоне толщиной от 4 до 5 мм эти включения
имеют небольшой размер и количество их значительно меньше.
Травление в медноаммониевом хлориде [52.2] выявляет
обогащение сердцевины фосфором. Сердцевина травится глубже,
чем краевая зона, и содержит больше фосфора (ф. 347/2). Ко¬
личество перлита в краевой зоне с низким содержанием угле¬
рода меньше (ф. 347/3), чем в сердцевине с более высоким содер¬
жанием углерода (ф. 347/5).
В краевой зоне среди неметаллических включений темно¬
серого цвета обнаруживается небольшое количество светло¬
серых сульфидов марганца (ф. 347/4). Эти включения настолько
пластичны, что при прокатке они деформируются и образуют
длинные нити. В сердцевине (ф. 347/5), где сульфида марганца
много, он образует толстые частицы, на концах которых часто
возникают темно-серые включения (ф. 347/6). Кроме того, здесь
обнаруживаются равномерно распределенные мелкие круглые
включения.
Раскисленная сталь № 138 с 0,14% С была прокатана на
лист толщиной 20 мм.
В противоположность кипящим раскисленные стали имеют
однородную структуру и равномерное распределение углерода,
серы и фосфора по всему поперечному сечению. Включения
сульфида марганца вблизи поверхности, затвердевающей бы¬
стрее, немного мельче, чем в сердцевине (ф. 347/7). После трав¬
ления в медноаммониевом хлориде [52.2] структура выглядит
однородной (ф. 347/8). Феррит и перлит распределены по по¬
перечному сечению также равномерно (ф. 347/9). Включения
встречаются в виде длинных нитей и мелких частиц темно-се¬
рого цвета, между ними видны круглые светло-серые включения
сульфида марганца (ф. 347/10).
Структура тонкого листа из стали для глубокой вытяжки
[28] , содержащей 0,035% С (№ 139), показана на микрофото¬
графиях 348/1 и 2. Сталь была выплавлена в мартеновской печи
и слегка раскислена кремнием. После горячей прокатки до 1 мм
лист был отожжен в печи непрерывного действия и охлажден
на воздухе. Появление линий текучести во время глубокой
вытяжки предотвращали 1%-ным обжатием в дрессировочной
клети после травления. Структура тонкого листа является одно¬
родной и состоит из мелкозернистого феррита и участков пер¬
лита; включений мало.
На микрофотографиях 348/3—6 показана структура тонкого
листа из специальной стали для глубокой вытяжки [28], со¬
держащей 0,050% С (№ 140). Эта сталь была выплавлена в мар¬
теновской печи и раскислена кремнием и алюминием. После
горячей деформации на 30% она была прокатана в холодном
состоянии до толщины 1 мм, отожжена при 690° С в течение 20 ч,
затем охлаждена в печи и прокатана с обжатием 1% в дресси¬
ровочной клети.
Ферритная матрица состоит из удлиненных зерен с отно¬
шением длины к ширине 4:1, размер зерна равен 8 баллам
[29] (ф. 348/3, 4). Как в зернах феррита, так и на границах
17
зерен имеются мелкие частицы цементита. На снимке экстрак¬
ционной реплики можно наблюдать выделения нитрида алюми¬
ния в виде очень мелких прозрачных частиц, образующих не¬
большие скопления (ф. 348/5, 6), а иногда в виде более крупных
прямоугольных кристаллов (ф. 348/6).
В деформированном и рекристаллизованном листе зерна
феррита имеют удлиненную форму только в том случае, если
нитрид алюминия не был выделен до холодной деформации.
Во время нагрева до 680° С, т. е. до температуры рекристалли¬
зации нитрид алюминия начинает выделяться при температуре
выше 500° С па границах ферритных зерен, деформированных
в холодном состоянии, еще до начала рекристаллизации. Это
предотвращает образование равноосных зерен феррита во время
рекристаллизации и таким образом зерна сохраняют удлиненную
форму. Однако если холодная прокатка проводится после вы¬
деления нитрида алюминия, то удлиненные ферритные зерна
не образуются и после рекристаллизации 130, 311 получаются
обычные равноосные зерна.
Глава 7
АВТОМАТНАЯ СТАЛЬ
Для того чтобы обрабатывать стальные детали на автомати¬
ческих станках, необходимо добиться образования короткой
стружки. Это достигается путем увеличения содержания серы
в стали. Повышенное содержание хрупких сульфидных вклю¬
чений в низкоуглеродистых вязких сталях способствует образо¬
ванию короткой стружки при резании. Наличие этих включений
способствует получению гладкой поверхности и улучшению
обрабатываемости изделии из этих сталей.
Так как сульфид железа вызывает красноломкость, содержа¬
ние марганца должно быть достаточно высоким, чтобы вместо
него образовался сульфид марганца, который имеет более вы¬
сокую точку плавления. Кроме того, сульфид марганца распре¬
делится более однородно в виде отдельных частиц, в то время
как сульфид железа образует эвтектическую структуру на
границах первичных дендритов. Для достижения легкой обра¬
батываемости к легированным сталям добавляют также серу.
При этом следует помнить, что никель, молибден и кобальт
образуют сульфиды, которые в литом состоянии распределены
так же, как сульфид железа, и вызывают красноломкость. В то же
время сульфид хрома в литом состоянии присутствует в виде
зернистых включений, которые не опасны и способствуют полу¬
чению короткой стружки при обработке резанием.
Нелегированные низкоуглеродистые автоматные стали могут
быть либо кипящими, либо спокойными. Например, кипящая
сталь нужна для производства болтов, так как ее мягкая поверх¬
ностная зона удаляется обработкой резанием и резьба нарезается
в более твердой сердцевине. Специальный процесс литья в из¬
ложницы бутылочного типа способствует однородному распре¬
делению сульфидных включений по всему поперечному сечению
слитка кипящей стали.
На микрофотографиях 348/7—9 показана структура авто¬
матной стали № 141 (0,224% S и 0,09% С). На серном отпечатк^
[32] (ф. 348/7) видно однородное распределение включений суль¬
фида марганца по всему поперечному сечению. Так как неиз¬
вестно содержание кремния, можно предположить, что стал£
является кипящей, разлитой специальным методом. На непро-
травленном микрошлифе (ф. 348/8) включения сульфида мар¬
ганца выделяются своей светло-серой окраской. В стали на¬
блюдается полосчатая структура (ф. 348/9), вызванная ликва¬
цией при затвердевании. Включения встречаются преимущест¬
венно в ферритных полосах.
II. СТРУКТУРА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО НАГРУЖЕНИЯ
Глава 8
КРЕМНИЙ В СТАЛЯХ.
КРЕМНЕМАРГАНЦОВИСТАЯ
ПРУЖИННАЯ СТАЛЬ
Микроструктуры кремнемарганцовистой стали № 142 после
различных термических обработок показаны на микрофотогра¬
фиях 349—353. Сталь была выплавлена в основной дуговой
электропечи и прокатана в круглые прутки диаметром 30 мм.
Микроструктура после прокатки (ф. 349/1 и 2) состоит из пла¬
стинчатого перлита и небольшого количества феррита.
На рис. 19 и 20 [19J представлены диаграммы изотермиче¬
ского превращения и термокинетическая диаграмма. Точки АСу
Рис. /9. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 142. Аустенизация при 845° С в течение 10 мин [19]
и Ас9 соответственно равны 750 и 775° С и лежат выше, чем
в сталях с тем же содержанием углерода, но содержащих меньше
кремния. Температура Мн после аустенизации при 845° С равна
215° С.
Температурные области перлитного и бейнитного превраще¬
ний почти такие же, как у низкокремнистых сталей с тем же
содержанием углерода. Максимальная скорость превращения
наблюдается при 550° С; при этой температуре распад начинается
через 4 сек. Линия начала превращения непрерывно, без обра¬
зования «носа», переходит из перлитной в бейнитную область.
Последняя лежит несколько ниже 550° С. Превращения, за
исключением области между 460 и 500° С, протекают до конца.
Если продолжительность охлаждения в интервале АСз 500° С
меньше 9,5 сек, образуется мартенсит. Следовательно, заготовки
из этой стали могут быть закалены насквозь, если толщина их
не превышает 5 мм.
В результате перлитного превращения образуется некоторое
количество доэвтектоидного феррита (ф. 349/4,5; 351/3,6).
Перлит здесь пластинчатый и мало отличается от перлита в низ¬
кокремнистой стали (ф. 318/1,2). При 505° С начинается образо¬
вание бейнита (ф. 349/6), которое завершается образованием
небольшого количества перлита. Бейнит имеет очень грубую
структуру без типичной игольчатости. Цементит встречается по
всему объему феррита в виде крупных выделений. На микрофото¬
графии 349/7 они окрашены в черный цвет после травления в пи-
крате натрия [3.1]. На электронномикроскопической фотогра¬
фии 349/8 перлит хорошо разрешается. Благодаря избиратель-
3*
ному травлению можно различить неодинаково ориентирован*
ные зерна феррита.
Только после низкотемпературных превращений (375° С —
ф. 350/1, 310° С —ф. 350/3 и 4 и 265° С — ф. 351/1) бейнит
становится игольчатым. На микрофотографии 350/1 видно, что
бейнитное превращение не завершено. Между бейнитными иглами
присутствует аустенит, превращенный в мартенсит (см. ф. 350/2);
заметно, что бейнит растет в виде игл. С уменьшением темпе¬
ратуры превращений структура бейнита становится все более
мелкодисперсной и игольчатой (ф. 350/3), а цемеититные выде¬
ления все более мелкими (ф. 350/4,5). На микрофотографии 351/1
выделения настолько мелки, что они не разрешаются за исклю¬
чением нескольких крупных частиц.
О форме карбидов можно судить по микрофотографии
экстракционной реплики (ф. 351/2). Наряду с большими вытя¬
нутыми частицами имеются мелкие карбидные иглы, которые
образуют параллельные скопления, пересекающиеся с другими
скоплениями. Ориентации скоплений меняются в различных
зернах бейнита. Протяженные области феррита, свободные от
карбидных выделений (см. ф. 349/6 и 8), в этих структурах не
встречаются. Согласно электроннографическим исследованиям,
мелкие игольчатые выделения представляют собой е-карбид.
Этот карбид, по-видимому, может также образоваться при низко¬
температурном бейнитном превращении.
При малых скоростях непрерывного охлаждения перлитные
колонии становятся крупнее (ф. 351/3), крупнее становятся и
пластины перлита (ф. 351/4). Однако наряду с крупнопластин¬
чатым можно обнаружить и более тонкопластинчатый перлит
(ф. 351/5). При повышении скорости охлаждения количество
последнего увеличивается (ф. 351/6). Иногда наблюдается сетка
доэвтектоидного феррита на первичных границах аустенита.
На микрофотографии 351/7 представлена структура образца,
который охлаждали поочередно в перлитной и бейнитной области.
Видны сетка феррита, перлит и группы бейнитных игл. Так как
превращение не прошло до конца, из остаточного аустенита
образовался мартенсит.
Микроструктура после закалки представлена на микро¬
фотографии 352/1,2. Мартенсит содержит большие темные иглы
на фоне светлых более мелких игл. Темная окраска образован-
; 500
j йОО
300
200
/00
А
/7
F
\
■ л
6
пн
м
\
.
Юг
W3
Время
W 100
пия
Рис. 20. Термокпнетическая диаграмма стали № 142.
Аустенизация при 845° С в течение 10 мин [19]
ных на ранней стадии превращения крупных мартенситных игл
свидетельствует о начале распада. Маленькие темные области
между мартенситными иглами на микрофотографии 352/2 соответ¬
ствуют остаточному аустениту.
19
Структурные изменения при отпуске вызваны распадом
мартенсита и выделением карбидов. На микрофотографиях
352/3—8 показаны микроструктуры после отпуска при 280,
340 и 480° С. Игольчатое строение сохраняется, однако после
травления структура выглядит более темной. Микроструктуры
после отпуска при 280 и 340° С трудно различить. Тем не менее,
приведены микрофотографии обеих структур для сравнения со
структурой низкокремнистых сталей (№ 118) с тем же содержа¬
нием углерода (ф. 342/1, 2, 4, 5; 343/1, 2). После одинаковых
термических обработок в низкокремнистых сталях происходят
более значительные изменения.
На электронномикроскопических фотографиях экстракцион¬
ных реплик образцов, отпущенных при 280 и 340° С (ф. 353/1—4),
видно, что выделения мелкие и имеют форму стержней, пересе¬
кающихся друг с другом; это характерно для е-карбида
(ф. 353/2, 4). На границах мартенситных игл наблюдается боль¬
шая плотность более крупных карбидов (ф. 353/1, 3).
Рис. 21. Изменение длины Л/
при отпуске закаленных
стальных образцов:
/—сталь № 142, содержащая
0,73% С, 1,62% Si; 845° С
в течение 10 мин, охлажде¬
ние в воде; 2—сталь № 118,
содержащая0,76% C,0,23%Si;
845° С в течение 10 мин, ох¬
лаждение в воде
В ^отличие от низкокремнистых сталей, в этой стали после
отпуска при 340° С присутствует большое количество 8-карбида.
В сталях с низким содержанием кремния выделения более круп¬
ные и в оптическом микроскопе имеют вид мелких зерен (ф. 342/5).
В сталях с более высоким содержанием кремния после травления
выявляются темные и светлые мартенситные иглы (ф. 352/6).
Многочисленные карбидные выделения на микрофотографии
353/4 проявляются в виде зернистой структуры между мартен¬
ситными иглами (ф. 352/6). После отпуска при 480° С мартенсит
становится более светлым (ф. 352/7, 8), при этом игольчатость
сохраняется. Внутри больших мартенситных игл не наблюдается
ни зернистая, ни какая-либо другая структура (ф. 352/8). Кар¬
бидные зерна становятся видимыми в форме мелких темных пятен
на границах и между иглами. По внешнему виду выделения на
электронномикроскопических фотографиях 353/5 и 6 отличаются
от выделений после отпуска при 280 и 340° С. Карбидные частицы
имеют форму мелких пластин или дисков различных размеров,
которые более дисперсны внутри игл, чем на границе; они пред¬
ставляют собой цементит (ф. 343/1—3). Переход от е-карбида
к цементиту и укрупнение частиц сопровождается падением
твердости. На рис. 21 показано изменение длины образцов
закаленных сталей с 0,75% С и 0,23 и 1,62% Si после отпуска.
Третья стадия распада, которая в стали с 0,23% Si, начинается
при 300° С и связана с образованием цементита, в высококремни¬
стой стали сдвигается к 420° С [36]. В результате закаленная
кремнистая сталь сохраняет высокую прочность вплоть до этой
температуры.
Кремнистые стали широко применяются в виде холодно-
катанных полос для изготовления высоконагруженных пружин.
В промышленности эти стали термически обрабатывают по сле¬
дующим режимам [33]:
Отжиг на зернистый перлит для придания
сталям хорошей обрабатываемости; температура отжига 630—
670° С, продолжительность несколько часов в зависимости от
диаметра образца, с последующим медленным охлаждением
(ф. 349/3).
Закалка с 810—840° С в масле. Образуется мартенсит,
как это показано на микрофотографии 352/1,2.
Отпуск при 280—340° С. е-карбид присутствует даже
после отпуска при 340° С (ф. 353/1—4). Предполагается, что
мелкодисперсные частицы е-карбида придают пружинной стали
необходимую ей прочность и упругость. После отпуска при более
высокой температуре в структуре остается только цементит
(ф. 352/7, 8; 353/5—7). Из-за малых размеров частиц е-карбида
и цементита выделения не могут наблюдаться ни оптически, ни
электронно-микроскопически.
20
Глава 9
МАРГАНЕЦ В СТАЛЯХ
1. МАРГАНЦОВИСТЫЕ СТАЛИ
Марганцовистая сталь с измельченным
с помощью алюминия зерном.
Марганцовистая сталь с азотом
и ванадием. Марганцовистая сталь
с медью, никелем и ванадием
На микрофотографиях 354—356 показаны микроструктуры
марганцовистых сталей № 123, а также № 143 и 144, которые
имеют аналогичные со сталью № 123 составы. Представлены
структуры сталей с добавками алюминия и ванадия (для измель-
ТАБЛИЦА 3. ВЫПЛАВКА. ДЕФОРМАЦИЯ
И ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
СТАЛЕЙ ПРЕДСТАВЛЕННЫХ
НА МИКРОФОТОГРАФИЯХ 354-356
Номер
стали
Выплавка
Окончательная
форма
Предварительная
термическая обработка
123
В кислой вы¬
сокочастотной
индукционной
печи
Кованые
квадратные
прутки
50X50 мм
После ковки не обра¬
батывалась
143
В основной
мартеновской
печи
Катаные
листы толщи¬
ной 15 мм
Нормализация: 880° С
охлаждение на возду¬
хе
144
То же
Катаные
листы толщи¬
ной 20 мм
Нормализация: 940° С
охлаждение на возду¬
хе
145
»
То же
Нормализация и по¬
следующий отжиг при
650° С для снятия на¬
пряжений
чения зерна) и без добавок. Способ изготовления, обработка,
размеры изделий и предварительная термическая обработка
сталей даются в табл. 3. Термокинетическая диаграмма превра¬
щения стали № 123 показана на рис. 22 [19].
Рис. 22. Термокинетическая диаграмма стали № 123.
Аустенизация при 900° С в течение 5 мин [19]
Все три стали аустенизировались при 900° С в течение 5 мин.
Для сравнения применялись четыре скорости охлаждения;
средняя продолжительность охлаждения между 800 и 500° С
составляла 1700, 400, 65 и 20 сек.
Микроструктура стали № 123 без присадок для измельче¬
ния зерна после наиболее медленного охлаждения состоит из
крупнозернистого феррита и перлита (ф. 354/1). Так как сталь
содержит 1,2% Мп, количество перлита в ней больше, чем в ста¬
лях с низким содержанием марганца. С увеличением скорости
охлаждения зерна феррита становятся мельче, перлитные области
также уменьшаются (ф. 354/2 и 3). Во время охлаждения в те¬
чение 61 сек после формирования ферритной сетки и последую¬
щего образования перлита (см. рис. 22) появляется бейнит,
который можно различить по игольчатому строению (ф. 354/4).
Превращение не идет до конца и поэтому в структуре присут¬
ствует мартенсит. В результате более быстрого охлаждения
(21 сек) превращение происходит в бейнитной области после
пин
Время
Рис. 23. Термокинетическая диаграмма стали № 145.
Нормализация при 900° С в течение 7 мин
образования некоторого количества изолированных ферритных
зерен. Однако значительное количество аустенита не распадается,
впоследствии из него образуется мартенсит (ф. 354/5).
Сталь № 143 раскислена алюминием. Присадка алюминия
вызывает значительное измельчение зерна (ф. 354/6—9). В стали
№ 144, которая легирована алюминием и ванадием, зерно еще
мельче (ф. 355/1). Перлитные области, а также ферритные зерна
очень малы. Карбиды выделяются на границе ферритных зе¬
рен (ф. 355/2). На выделение в объеме феррита указывают мелкие
пятна.
С увеличением скорости охлаждения образуется бейнит и
мартенсит (ф. 355/4 и 5). Этому способствует высокое содержание
марганца 1,52%.
! С помощью оптического микроскопа (ф. 355/2) не были
обнаружены ожидаемые мелкодисперсные выделения нитридов
алюминия и ванадия. Поэтому были проведены электронномикро¬
скопические исследования медленно охлажденных образцов
сталей № 123, 143 и 144.
В экстракционной реплике стали № 123, не содержавшей
добавок алюминия и ванадия, не обнаружены признаки выделе¬
ния (ф. 355/7), в то время как в стали № 143, раскисленной
алюминием, в ферритных зернах видно большое количество
мелкодисперсных частиц (ф. 355/8). Они образуют скопления
малых размеров. Иногда встречаются более крупные выделения
в виде треугольников. С помощью микродифракции показано, что
выделения являются частицами нитрида алюминия. Были полу¬
чены также дифракционные картины, соответствующие нитриду
ванадия. Содержание ванадия в стали невелико 0,01%.
В сталях, содержащих алюминий и ванадий, в ферритных
зернах наблюдалось гораздо большее количество мелких частиц
(ф. 356/1 и 2). Они были идентифицированы как нитриды алю¬
миния и ванадия. Даже в этих сталях наиболее мелкие выделе¬
ния образуют скопления.
Нитриды алюминия и ванадия обнаружены также в перлит¬
ном феррите сталей № 143 и 144. Обычно считается, что в спла¬
вах с присадками алюминия и ванадия для получения эффекта
измельчения зерна необходимо добиться выделения нитридов
перед нормализацией. Однако после горячей деформации выде¬
ление нитридов из аустенита задерживается, так как они форми¬
руются очень медленно, если в аустените растворены ванадий
и алюминий. Из феррита нитриды выделяются сравнительно
быстро. Следовательно, для получения мелкого зерна необхо¬
димо проведение нормализационного отжига [31; 34—37J.
В промышленности марганцовистые стали для котельных
листов нормализуют при 880—910° С и затем отжигают между
550 и 620° С для снятия напряжений [38]. Микроструктуры
исходного состояния высокопрочной свариваемой стали № 145,
содержащей ванадий, показаны на микрофотографиях 356/3 и 4.
В результате добавления меди и никеля коррозионная стойкость
этой стали увеличивается. Термокинетическая диаграмма по¬
казана на рис. 23. Превращению в перлитной области предше¬
ствует выделение феррита. Только медленно охлажденные
образцы претерпевают полностью перлитное превращение.
При увеличении скорости охлаждения появляется бейнит.
На микрофотографии 356/3 представлена микроструктура
стали после охлаждения на воздухе и отпуска при 650° С. Фер¬
ритный зерна имеют неправильную форму, перлит встречается
в виде отдельных скоплений. Феррит темнеет в результате трав¬
ления из-за присутствия в его объеме мелкодисперсных выделе¬
ний. Эти выДеления имеют различные размеры (ф. 356/4); самые
большие из них можно наблюдать на микрофотографии 356/3
в виде темных пятен. Согласно электроннографическим иссле¬
дованиям, выделения состоят из карбидов ванадия, нитридов
ванадия и алюминия. Упрочняющие выделения меди не были
обнаружены.
Аустенитные марганцовистые стали
Термокинетическая диаграмма аустенитной марганцовистой
стали № 146 показана на рис. 24; микроструктуры ее приведены
на микрофотографиях 356/5—8 и 357/1—8.
Перлит образуется только при очень малых скоростях
охлаждения, однако реакция не идет до конца (ф. 357/4 и 6).
До начала перлитного превращения на границах аустенитного
зерна выпадает марганцовистый цементит (ф. 356/5—8). Ниже
650° С (см. рис. 24) процессы выделения в аустените идут дальше
/т
Время
Рис. 24. Термокинетнческая диаграмма марганцовистой аустенит¬
ной стали № 146. Аустенизация при 1050° С в течение 15 мин:
К—зернограничный карбид; Я —игольчатый карбид; Я —перлит
с образованием карбидных пластин, которые на микрофотогра¬
фиях 356/6; 357/1, 2, 4 имеют вид игл. Такую же форму имеют
карбиды типа (Fe, Мп)3С, которые выделяются при нагреве
выше 300° С аустенита, переохлажденного в результате за¬
калки [39].
При очень медленном охлаждении стали образуются выделе¬
ния карбида (Fe, Мп)3С, форма которых отличается от игольча¬
той, характерной для выделения в результате быстрого охлаж¬
дения. В некоторых изолированных областях образуются густые
скопления карбидных пластин, что напоминает перлитную
структуру (ф. 357/5). На краях этих областей, граничащих
с непревращенным аустенитом, происходит переход к тонко¬
пластинчатому перлиту (ф. 357/4,6). Густые скопления крупных
пластин не являются перлитом (ф. 357/7), так как между пла¬
стинами находится не феррит, а тонкопластинчатый перлит.
На электронномикроскопической фотографии 357/8 эта струк¬
тура видна более ясно.
В процессе медленного охлаждения с 1050 до 500° С в те¬
чение 14 ч сталь остается в аустенитной области в течение 6 чь
И только после этого начинается выделение цементита на гра-
21
ницах зерен. В связи с этим происходит укрупнение аустенитного
зерна, которое заметно при сравнении микроструктуры 357/3
с микроструктурой закаленной стали (356/5).
В промышленных условиях сталь закаливают после аусте¬
низации с целью получения чисто аустенитной структуры, так
как выделения цементита существенно ухудшают механические
и магнитные свойства.
Хотя эта сталь плохо сопротивляется абразивному износу,
в условиях ударных напряжений сжатия она отличается высокой
износостойкостью. Такая нагрузка вызывает упрочнение поверх¬
ности, причины которого еще не установлены. Одной из них
считают образование вдоль плоскостей скольжения мартенсита
или характерной для высокомарганцовистых сталей а-фазы.
положенные цепочкой. Цементит, который выявляется в виде
темных пятен на микрофотографии 359/2 или маленьких стерж¬
ней на микрофотографии 359/3, состоит из множества частиц,
что хорошо заметно на снимке экстракционной реплики (ф. 359/4).
После превращения при 400° С (ф. 359/5, 6) и в бейните появ¬
ляется множество мелких частиц цементита (ф. 359/7). Бейнит
растет в непревращенном аустените (более светлая и гладкая
часть микрофотографии) в виде заостренных областей (ф. 359/6).
В результате непрерывного охлаждения всегда образуется не
чистый бейнит, а смешанная структура (ф. 360/5—8). Образцы,
структура которых показана на микрофотографиях 358/8, 9
и 359/1,7, аустенизировались при высоких температурах
(1050° С) для более четкого выявления превращенной структуры.
Рис. 25. Диаграмма изотермического превращения стали Рис. 26. Термокинетическая диаграмма стали № 147. Аусте-
№ 147. Аустенизация при 860° С и течение 5 мин [19] низация при 860° С в течение 7 мин [19]
Аустенитная марганцовистая сталь применяется в тех
случаях, когда требуется высокое сопротивление износу под
действием напряжений сжатия в сочетании с высокой ударной
вязкостью [40]. В аустенитном состоянии эта сталь немаг¬
нитна [41 ].
2. МАРГАНЦОВНСТОКРЕМНИСТЫЕ СТАЛН
Структуру закаленной и отпущенной низколегированной
марганцовистой кремнистой стали № 147 иллюстрируют микро¬
фотографии 358—361. Сталь выплавлена в основной мартенов¬
ской печи, прокована в круглые прутки диаметром 30 мм и
нормализована при 870° С в течение 30 мин с последующим охлаж¬
дением на воздухе. Микроструктура состоит из ферритной сетки
и пластинчатого перлита (ф. 358/1). В структуре не обнаружено
каких-либо других неоднородностей, кроме первичной полосча¬
тости, которая выявляется при травлении в реактиве Оберхоф-
фера [16] (ф. 358/2). В обогащенных легирующими элементами
областях, которые травятся слабее, обнаружены неметалличе¬
ские включения.
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма приведены на рис. 25 и 26 [19]. Они иллюстри¬
руют поведение стали при у -► a-превращении после различных
термических обработок. Точка Лс1 — 735° С, АСз — 795° С
и Мн ----- 300° С. Критическое время охлаждения между 800—
500° С составляет 2,2 сек. Превращение начинается на несколько
секунд позже, чем в пелегированной стали. Прежде всего обра¬
зуется доэвтектоидный феррит (ф. 358/5,6; 360/1—4), так как
содержание углерода соответствует доэвтектоидному составу.
С понижением температуры превращения или с увеличением
скорости охлаждения возрастает плотность цементитных пла¬
стин, а размер ферритных зерен и перлитных областей умень¬
шается (ф. 358/5-7; 360/1—4).
Бейнитное превращение начинается приблизительно при
550° С (см. рис. 25). Однако уже несколько выше этой темпе¬
ратуры образуется игольчатый феррит (ф. 358/6). При изотерми¬
ческом превращении вплоть до 475° С до образования перлита
протекает бейнитное превращение (ф. 358/9). При непрерывном
охлаждении бейнитное превращение следует за перлитным
(ф. 360/5). По внешнему виду структура бейнита игольчатая,
хотя зерна бейнитного феррита не являются иглами (ф. 359/1,3).
Впечатление игольчатости создают цементитные частицы, рас-
22
После закалки образуется мартенсит, который состоит из
больших темных и мелких светлых игл (ф. 361/1 и 2). Такая же
структура мартенсита встречается в нелегированных сталях
с тем же содержанием углерода. Игольчатость сохраняется и
после отпуска вплоть до 530° С (ф. 361/3). Выделения в иглах
невозможно обнаружить оптически (ф. 361/4) и только в электрон¬
ном микроскопе становятся видимыми эти очень мелкие частицы
(ф. 361/5). На границах мартенситных игл они крупнее (темные
частицы на микрофотографии 361/4). С повышением температуры
но
120
х юо
1
\ во
Рис. 27. Влияние темпера-
туры отпуска на механиче¬
ские свойства кремнемарган¬
цовистой стали № 147:
г
00
60
'э 40
_ 7
--
40*4
/—предел прочности; 2—пре¬
дел текучести; 3 — сужение
20
20
поперечного сечения при раз¬
- и
L—
рушении; 4—удлинение при
0
0
разрушении
Ь50 550 650
Теппература°С
отпуска цементитные частицы укрупняются (ф. 361/7); игольча¬
тость матрицы сохраняется, по менее выражена (ф. 361/6).
Карбидные фазы перлита и отпущенного мартенсита пред¬
ставляют собой цементит, в котором по мере увеличения времени
пребывания в перлитной области или повышения температуры
отпуска увеличивается содержание марганца и уменьшается
содержание кремния [42].
Режимы термической обработки рассматриваемой стали опре¬
деляются ее поведением при фазовых превращениях [43].
Нормализация проводится при 860—890° С с охлаж¬
дением на воздухе. Интервал температур нормализации выше
точки Ас% на 60—100 град, что гарантирует полную аустениза¬
цию (ф. 358/1,3).
Отжиг на зернистый перлит проводится
при 680—720° С, т. е. ниже точки ACt. В этом случае дости¬
гается лучшая механическая обрабатываемость в результате
образования зернистого перлита, которое сопровождается паде¬
нием твердости (ф. 358/4).
Закалку ведут с 830—850° С в воде, или с 840—860° С
в масле. Полностью прокаливаются образцы толщиной не более
10 мм. При больших диаметрах изделий закаливается только
поверхность. Микроструктура после закалки показана на микро¬
фотографиях 361/1 и 2.
Отпуск проводится до 530—670° С в зависимости от
требуемого сочетания прочностных и пластических свойств.
Падение прочности и увеличение пластичности с повышением
температуры отпуска (рис. 27) обусловлено коагуляцией цемен¬
тита (ф. 361/3—7). При увеличении сечения изделия предел
текучести после закалки и отпуска уменьшается, что обуслов¬
лено неполной прокаливаемостью.
3. ХРОМОМАРГАНЦОВИСТЫЕ СТАЛИ
Сталь № 148. Сталь № 148,
цементованная до 0,3; 0,6; 0,9% С
Сталь № 148,
цементованная промышленным способом
Эти хромомарганцовистые стали применяют как цементуе¬
мые с повышенной прокаливаемостью. Однако полная прокали-
ваемость достигается в изделиях малых сечений.
Микроструктура стали № 148 в исходном состоянии, т. е.
после аустенизации в течение 30 мин при 870° С и охлаждениях
с различными скоростями, показана на микрофотографиях
362/1—4. Сталь была выплавлена виновной мартеновской печи
и откована в круглее прутки диаметром 30 мм.
Исходная структура состоит ~из феррита с включениями
небольших областей перлита 7 и^бейнита (ф. 364/2). Большие
области бейнита встречаются редко.
при газовой цементации цилиндрических образцов диаметром
4 мм и дисков толщиной 3 мм. Цементацию проводили в промыш¬
ленной печи при 920° С с последующим охлаждением на воздухе.
Содержание углерода в газе регулировали таким образом, чтобы
достигнуть равномерного насыщения углеродом всего объема
до концентраций 0,3, 0,6 и 0,9% С. Микроструктуры после
цементации показаны на микрофотографиях 364/3—5. В стали
с 0,3% С наблюдались бейнит и мартенсит (ф. 364/3), а в стали
с 0,6% С — только мартенсит (ф. 364/4). Стали с 0,9% С являются
заэвтектоидными и содержат мартенсит с выраженным игольча¬
тым строением, остаточный аустенит и некоторое количество
цементитных выделений на границах зерна, которые не видны
на микрофотографии 364/5. Цементованные стали после аусте¬
низации при 830° С охлаждались примерно с той же скоростью,
что и стали без цементации (ф. 362/1—4). Продолжительность
охлаждения от 830 до 500° С составляла 1300, 280; 47 и 19 сек
Соответствующие микроструктуры показаны на микрофотогра¬
фиях 362 и 363. Структуры стали с 0,9% С (ф. 363/5—8) были
сняты при увеличении 1500:1, остальные — при увеличении
500: 1.
Сравнение микрофотографий 362/1 с 362/5 и 363/1 показы¬
вает, что с уменьшением скорости охлаждения увеличивается
количество перлита. Количество феррита уменьшается с увели¬
чением содержания углерода. В стали с 0,9% С пластинчатый
перлит встречается редко, так как нерастворившийся заэвтек-
тоидный цементит способствует образованию аномального зер¬
нистого перлита (ф. 363/5). При повышении содержания углерода
до 0,3—0,6% и увеличении скорости охлаждения возрастает
тенденция к образованию мартенсита (ср. ф. 362/4 с 362/8 и
363/4).
В стали, цементованной до 0,9% С, термокинетическая
диаграмма которой показана на рис. 29, при скоростях охлажде¬
ния, соответствующих для сталей с 0,3 и 0,6% С образованию
мартенсита, превращение идет быстрее и в основном образуется
7 10 100 1000
Воепр пин
Рис. 28. Термокинетическая диаграмма стали № 148.
Аустенизация при 870° С в течение 10 мин [19]
сен
1 10 100 1000 10000
Время
мин
Рис. 29. Термокинетическая диаграмма стали № 148, после цемента¬
ции до 0,9% С. Аустенизация при 830° С в течение 15 мин
Термокинетическая диаграмма показана на рис. 28 [19].
Точки АС1 = 750° С, ЛСз= 845°С и Мн = 400® С. Критиче¬
ское время охлаждения от 800 до 500° С равно 1,4 сек.
Если время охлаждения от 870 до 500° С больше 900 сек,
то происходит только перлитное превращение (ф. 362/1). Коли¬
чество феррита и размеры его зерен уменьшаются с уменьшением
времени охлаждения. Перлит формируется в малых количествах
(около 5—7%, ф. 362/2). Бейнитное превращение начинается
при температурах ниже 580° С. Из остаточного аустенита обра¬
зуется мартенсит, которому на микрофотографии 362/2 соответ¬
ствуют маленькие светлые области.
Внутренняя структура этих областей не проявляется, так
как мартенсит травится медленнее других составляющих. С уве¬
личением скорости охлаждения перлит исчезает (ф. 362/3).
За исключением некоторых ферритных зерен строение бейнита
грубое; наблюдаются также области мартенсита. При охлажде¬
нии между 870—500° С в течение 20 сек формируется бейнит
с более тонкой структурой, пересеченный мартенситными обла¬
стями (ф. 362/4). Доэвтектоидный феррит не обнаруживается
(см. рис. 28).
Влияние углерода (при постоянном содержании других
легирующих элементов) на фазовые превращения было изучено
перлит (ф. 363/6, 7). Только при продолжительности охлаждения
меньше 21 сек структура этой стали становится мартенситной;
она содержит также множество заэвтектоидных цементитных
частиц, которые не растворяются в процессе аустенизации
(ф. 363/8). Неравномерное распределение мелкодисперсного пла¬
стинчатого перлита и возникновение зернистого цементита в стали
с 0,9% С (ф. 363/6) можно объяснить следующим образом. В на¬
чальном состоянии структура состоит из крупных мартенситных
игл и областей остаточного аустенита (ф. 364/5). В процессе
нагрева до 830° С происходит распад в мартенситных иглах
с образованием феррита и цементита; последний, как хорошо
известно, укрупняется с ростом температуры. При этом оста¬
точный аустенит в этих сталях не претерпевает превращения.
Это показано для образца, который нагревали до 690° С, т. е.
несколько ниже ACi, а затем закаливали (ф. 364/6); превраще¬
ние наблюдается только в мартенситных участках, которые тем¬
неют при травлении вследствие выделения в них карбидных
частиц. В светлых участках аустенита не происходит никаких
изменений.
В результате нагрева выше ACi отпущенные участки мартен¬
сита превращаются в аустенит, в котором из-за низкой темпе¬
ратуры аустенизации цементитные частицы растворены непол-
23
ностью. Именно в этих областях в процессе охлаждения форми¬
руется зернистый перлит (ф. 363/6). Форма этих областей носит
отпечаток первичной мартенситной структуры (ф. 364/5). В уча¬
стках непревращенного аустенита в процессе охлаждения выде¬
ляется мелкодисперсный перлит (ф. 363/6). Аналогичные явле¬
ния наблюдаются в стали, содержащей 0,16% С; 1,95% Сг;
2,02% Ni, которая была цементована до содержания углерода
0,9% (ф. 434/10—12; 433/5, 6; 435/1—4). Микроструктуры ана¬
логичной стали № 149 после газовой цементации в промышлен¬
ных условиях и охлаждения на воздухе, а также после допол¬
нительной закалки приведены на микрофотографиях 365.
Поверхностный слой цементованного и медленно охлажден¬
ного вместе с печью болта имеет перлитную структуру без за-
эвтектоидного цементита (ф. 365/1 и 364/7). По направлению
к центру происходит постепенный переход к феррито-перлитной
структуре (ф. 365/1 и 364/8).
На микрофотографии 365/2 показана структура закаленного
ведущего вала у основания выемки; поверхностный слой состоит
из мелкозернистого мартенсита (ф. 365/3). Первые зерна феррита
появляются на расстоянии 1,7 мм от поверхности (ф. 365/4).
Количество их увеличивается по направлению к центру (ф. 365/5).
Из этого можно заключить, что температура закалки была
выбрана правильно для поверхностного слоя, однако она была
ниже Лсз для сердцевины и феррит раствор и лс^^не полностью.
Ведущий вал (ф. 365/2—5) был закален в промышленных
условиях в масле от температуры, соответствующей температуре
закалки поверхностного слоя, и отпущен для снятия напряжений
при 180° С в течение 2 ч. В середцевине вала имеются крупные
ферритные зерна.
Петер и Визенекер [44] сообщают, что в стали с 0,16% С;
1,25% Мп и 1% Сг размеры зерна в сердцевине и поверхностном
слое различны; зерна в поверхностном слое более мелкие. Это
происходит в том случае, когда в стали содержится около
0,001% N и свыше 0,03% А1. Можно предположить, что в про¬
цессе цементации азот абсорбируется поверхностным слоем и
образуется нитрид алюминия, который способствует измельче¬
нию зерна. Если содержание азота и алюминия в стали высоко,
то в результате цементации происходит однородное измельчение
зерна по всему сечению.
Для хромомарганцовистых сталей с 0,16% С, 1,25% Мп,
1,0% С рекомендуются следующие режимы термических обработок
[45]:
Нормализация при 850—880° С, охлаждение на
воздухе (ср. ф. 364/2).
Закалка 1 от 860—870° С в масле для определения
прочности сердцевины.
Ц е м е]н т а ц и я при 850—930° С. Выбор температуры
и цементационной среды зависит от требуемого содержания
углерода в поверхностном слое и толщины слоя. Скорость охлаж¬
дения может быть разной. Образец, структура которого приве¬
дена на микрофотографии 365/1, был охлажден вместе с печью.
Закалка для измельчения микроструктуры сердце¬
вины — нагрев между 850—880° С и охлаждение в масле (воде)
или в жидкой ванне при 180—250° С.
Отжиг на зернистый перлит при 650—
680° С с последующим охлаждением вместе с печью или на
воздухе.
Поверхностная закалка с 810—840°С в масле
(воде) или в жидкой ванне при 180—250° С.
Отжиг для снятия напряжений после закалки в масле
при 210° С (ф. 365/2, 3).
выделений. Вполне возможно, что это — легированный карбид
хрома (Сг, Fe)23 Св.
При высоких температурах возможно образование ст-фазы
[47].
Хромомарганцовистая сталь № 151 (ф. 366/1—5) после
закалки в воде от 1050° С имеет аустенитную структуру, обуслов¬
ленную высоким содержанием марганца. В этом состоянии сталь
обладает низким пределом текучести — 30 кПмм2 (294 Мн/м2).
Холодная деформация повышает его до 90 кГ/мм2 (882 Мн/м2)\
при этом предел прочности составляет 100—120 кГ/мм2 (980—
1176 Мн1м2), остаточное удлинение (/0 = 5d0) 20% и ударная
вязкость 10 кГм1см2 (98 дэи/м2) [48]. Магнитная проницаемость
в результате холодной обработки увеличивается незначительно —
с 1,01 до 1,03 гс/эрстед, поэтому сталь можно считать немагнит¬
ной даже в наклепанном состоянии [41 ].
На микрофотографиях 366/2 и 3 показаны микроструктуры
после холодной прокатки на 10%. Зерна не вытянуты, однако
содержат большое количество линий скольжения. После 30%
деформации зерна вытягиваются (ф. 336/4). Очень часто линии
скольжения и полосы деформации бывают изогнуты, а иногда
даже пересекают друг друга (ф. 366/5). Твердость после холод¬
ной деформации на 10 и 30% увеличивается с 221 до 373 и 498 НV
соответственно.
Сталь применяется для изготовления колец седел выхлопных
клапанов и уплотнений.
4. МАРГАНЦОВИСТОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ
Структура марганцовистованадиевой стали № 152 показана
на микрофотографиях 366/6—8. Эта широко применяемая инстру¬
ментальная сталь была выплавлена в основной мартеновской
печи и прокатана на квадрат 25X25 мм.
Исходное состояние получено после отжига при 680—720° С.
Структура состоит из зернистого перлита, в котором встречаются
скопления крупных цементитных частиц. Ферритные зерна мел¬
кие (ф. 366/6).
Диаграмма изотермического превращения показана на
рис. 30 [49]. Между перлитной и бейнитной областями начало
врепп
f1Uh
Хромомарганцовистые аустенитные стали
На микрофотографиях 365/6 и 7 показана микроструктура
хромомарганцовистой стали № 150 после нагрева до 1030° С
и охлаждения на воздухе для образцов толщиной не более 2 мм
и в воде для образцов толщиной свыше 2 мм. Эта сталь обладает
хорошей ударной вязкостью при низких температурах, и ее
можно применять при температуре ниже—50° С [46]. Со¬
гласно [46], она может содержать также 0,3-0,8% Мо и
1,5-2,5% N1.
Структура стали состоит из мелкозернистого аустенита
(девятого-десятого балла) и мелких карбидных выделений
(ф. 365/7). Они, очевидно, образовались на границах более
крупных первичных аустенитных зерен, которые очерчены сеткой
1 Этой обработке соответствует немецкий термин BlindhSrten —
холостая закалка*. (Прим. ред.).
24
Рис. 30. Диаграмма изотермического превращении отожженной
стали № 152. Аустенизация при 790° С в течение 15 мин [49]
превращения несколько задерживается. Бейнигное превращение
идет позже перлитного.
Сталь содержит заэвтектоидный цементит, обогащенный
марганцем. Согласно [50], в цементите, экстрагированном из
стали с содержанием 1% С и 2,2% Мп, содержится 9% Мп.
Для этой стали характерна малая деформация при закалке.
После закалки с 760—790° С структура состоит из мелкозерни¬
стого мартенсита и частиц цементита, которые не успели раство¬
риться при аустенизации (ф. 366/8). Более высокотемпературная
аустенизация нежелательна из-за опасности перегрева. Согласно
[21 ], интенсивный рост зерен обусловлен ускоренным рас¬
творением карбида в соответствии с относительно небольшим
наклоном кривой АСт-
Отпуск проводится при температурах 150—250° С в зави¬
симости от требований, предъявляемых к инструменту.
Глава 10
МОЛИБДЕН В СТАЛИ
1. МОЛИБДЕНОВЫЕ СТАЛИ
Сплав Fe—С—Мо
Характерным для структуры молибденовых сталей является
появление феррита с рельефом в виде морщин; этот феррит
формируется в нижней части перлитной области (ф. 367/2);
травится он неоднородно [421.
Для сравнения на микрофотографии 367/1 показан феррит,
образованный в верхней части перлитной области при 700° С,
который не имеет рельефа.
Указанная структурная особенность молибденовой стали
иллюстрируется на примере сплава № 153 железо—углерод—
молибден и сплава № 154. Сплав № 153 был выплавлен в кис¬
лой высокочастотной печи. Слиток гомогенизировали в течение
24 ч при 1250° С и затем проковывали в прутки диаметром 18 мм.
Диаграмма изотермического превращения сплава № 154 после
аустенизации при 1300° С показана на рис. 31 [42].
обогащением углеродом аустенита, содержащего молибден.
В дальнейшем вместо больших пластин феррита образуются
ячейки с большой плотностью дислокаций в границах. В простой
углеродистой стали структура такого типа не возникает. Оче¬
видно, в ее формировании решающую роль играет молибден.
В результате отпуска при 200° С в сморщенном феррите
происходит выделение карбидов (ф. 368/2, 3). В экстракционных
репликах можно различить выделения двух типов (ф. 368/4);
скопление взаимно перпендикулярных частиц е-карбида и по¬
лоски цементита, на которых кристаллизованы тонкие иглы
е-карбида. Между ориентациями карбидов и морщин нет опре¬
деленного соответствия. Однако само наличие выделений го¬
ворит о пересыщении феррита. В процессе отпуска структура
сморщенного феррита не меняется вплоть до 500° С; морщины
исчезают после отпуска выше этой температуры и в результате
возникают ферритные зерна с множеством субграниц.
Феррит с рельефом в виде морщин возникает и в промышлен¬
ных низкоуглеродистых сталях, содержащих молибден, при
изотермических превращениях; например, в стали № 167
(ф. 391/5, 6).
Низкоуглеродистая молибденовая сталь
Время
пин
Рис. 31. Диаграмма изотермического превращения стали № 154
после аустенизации при 1300° С [42]
Изотермическое превращение в верхней части перлитной
области, т. е. при 700° С начинается с выделения «гладкого»
феррита (ф. 367/1).
Затем следует образование мелкозернистого эвтектоида
(ф. 368/5), карбидные частицы которого имеют форму тонких
стержней (ф. 368/6); встречаются и более широкие, но короткие
частицы. Микродифракционная картина этих карбидов соответ¬
ствует Мо2С. При более длительных выдержках превращение
идет дальше и образуется более грубая, похожая на перлит
структура с карбидом типа Ме2зС0 [42].
Феррит, который выделяется в начале нижней части перлит¬
ной области, т. е. при 625° С, имеет игольчатую форму и тра¬
вится равномерно (ф. 367/4). Затем формируется феррит с релье¬
фом в виде морщин, в пространствах между иглами. Превраще¬
ние заканчивается образованием перлита, содержащего кар¬
бид Ме2ъ Св. Феррит этого перлита также имеет рельеф
(ф. 367/4-6).
Электронномикроскопические фотографии дают более пол¬
ное представление о структуре феррита с рельефом в виде мор¬
щин. На микрофотографии 367/3 феррит имеет форму дендритов
с главными и вторичными ветвями, которые травятся глубже
и имеют более темный цвет, чем окружающие их области. Для
других ориентаций рельеф образован длинными, почти парал¬
лельными ячейками (ф. 367/5, 6). На микрофотографии 367/6
феррит с рельефом резко выделяется на фоне гладкого иголь¬
чатого феррита, который травится однородно.
Электронномикроскопические исследования электролити¬
чески утоненных фольг показали [51 ], что «сморщенная струк¬
тура» не является поверхностным эффектом, обусловленным
травлением; она видна и на просвет. Похоже, что в стали имеются
ячейки с почти совершенной кристаллической структурой, окру¬
женные границами с большой плотностью дислокаций (ф. 368/1).
Эти границы, очевидно, отличаются большей травимостью.
Происхождение феррита с рельефом не совсем ясно. По-
видимому, образование игольчатого феррита сопровождается
4 Металлография железа, том II
Ниже рассматриваются две жаропрочные стали почти иден¬
тичного состава, содержащие 0,15% С и 0,3% Мо, которые при¬
меняются для изготовления бесшовных труб и котельных листов.
Сталь № 155 (ф. 368/7, 8; 369/1—4) была подвергнута различ¬
ным термическим обработкам, а сталь № 156 (ф. 369/5—8;
370/1—4), прошла испытания на ползучесть.
Сталь № 155 выплавлена в электродуговой печи, прокатана
в квадрат 20X20 мм и нормализована. Структура состоит из
феррита и бейнита (ф. 368/7).
Под влиянием молибдена перлитное превращение в этих
сталях наступает значительно позже бейнитного. Поэтому при
охлаждении на воздухе структура почти целиком состоит из
феррита и бейнита (ф. 368/8 и 369/1). В результате последующего
отпуска при 680° С происходит коалесценция карбидов в мелкие
сфероиды (ф. 369/2). На электронномикроскопических снимках
видны мелкие выделения в объеме феррита и более крупные на
границах зерен (ф. 369/3, 4). Мелкие выделения не разрешаются
в оптическом микроскопе.
Низкоуглеродистые молибденовые стали обычно подвергают
нормализации при 910—940° С с последующим отпуском для
снятия напряжений при 600—650° С в течение не менее 20 мин
[38].
Микроструктуры стали № 156 показаны после испытаний
на ползучесть различной длительности [52]. Перед испытанием
образцы выдерживали при 890—900° С в течение 15 ч и охлаж¬
дали на воздухе. Структура состояла из феррита, больших
и малых областей бейнита и некоторого количества перлита.
Испытания на ползучесть проводили при 500° С до раз¬
рушения образца. После 11 781 ч выдержки при напряжении
19,5 кГ/мм2 (191,1 Мн/м2) на границах зерен феррита появились
трещины, перпендикулярные направлению растяжения (ф. 369/5).
Начало образования трещин можно было заметить по возникно¬
вению изолированных пор на границе зерна (ф. 369/6). Близко
расположенные поры соединяются, образуя трещины; об этом
свидетельствует форма последних. Между порами часто встре¬
чаются крупные карбидные выделения (ф. 369/6, 7).
В оптическом микроскопе выделения обнаружены не были,
об их присутствии можно было догадываться по появлению
шероховатости. В электронном микроскопе видны очень мелко¬
дисперсные выделения, которые распределены неравномерно
в объеме феррита (ф. 369/8 и 370/1). Карбиды на границе зерен
более крупные и видны даже в оптическом микроскопе (ф. 370/1).
После испытания в течение 23 198 ч при напряжении 15,6 кГ/мм2
(152,7 Мн/м2) карбидные выделения укрупнились (ф. 370/3).
Как показано на микрофотографии 370/4, они в основном имеют
форму дисков или коротких стержней, на концах которых часто
наблюдаются сферические выделения.
Предел прочности после 100 000-ч испытания при темпера¬
турах выше 500° С быстро падает. При 520° С он равен только
8,4 кГ!мм2 (82,3 Мн/м2) [38].
2. МОЛИБДЕНОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ.
НИЗКОУГЛЕРОДИСТАЯ
МОЛИБДЕНОВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ
Молибденованадиевые стали, которые применяют для изго
товления крупных кованых деталей, среди жаропрочных сталей
обладают наиболее высоким сопротивлением разрыву при 500—
25
550° С [53]. На микрофотографиях 370—372 показаны струк¬
туры стали № 157 в исходном состоянии и после испытания на
ползучесть при 500° С.
В производственных условиях оптимальной оказалась
следующая термическая обработка: аустенизация при 960° С
в течение 1 ч с охлаждением на воздухе и последующим отпуском
О 0.5 1,0 1.5 гО 2.5
Содержание уелерод о %
Рис. 32. Изотермическое сечение угла диаграммы же¬
лезо — хром — углерод при 20° С [56 ]
в течение 3 ч при 700° С. Охлаждение на воздухе приводит к об¬
разованию бейнита (ф. 370/5). В результате отпуска при 700° С
происходит выделение частиц карбида VC, настолько мелких,
что многие из них в оптическом микроскопе не обнаруживаются
(ф. 370/6). Мелкие карбиды вызывают пятнистое травление фер¬
ритной матрицы (ф. 370/6). Наряду с карбидом ванадия присут¬
ствует также и цементит в виде дисперсных выделений на гра¬
ницах первичного зерна аустенита или на границах областей
бейнита (ф. 370/7). Карбиды ванадия встречаются в виде пря¬
моугольных пластин, тонких ниточек, стержней, глобулей
(ф. 371/1,2). Цементит отличается от
них существенно большими размерами
(ф. 371/1).
На микрофотографиях 371/4—6 и
372/1, 2, 4—6 показаны микрострук¬
туры после испытания на ползучесть
при 500° С [54]. При напряжении
38.8 кГ/мм2 (380,2 Мн/м1) образец раз¬
рушился через 1464 ч (ф. 371/3). Удли¬
нение составило 20%, а поперечное
сужение — 61%, что отразилось на
структуре: зерна вытянулись и появи¬
лись разрывы на их границах (ф. 371/4).
После 14 816 ч при напряжении
30.9 кГ/мм2 образец хрупко разру¬
шился (ф. 372/3). Удлинение зерен
и деформация структуры не наблюда¬
лись (ф. 372/4). На границах, лежащих
перпендикулярно направлению растя¬
жения, образовались трещины: более
длинные — ближе к сечению разрыва
и сравнительно мелкие — вдали от
него. Трещины встречались на всех
участках образца вплоть до захватов.
Оба образца в исходном состоянии
содержат карбиды ванадия и цементит
(ф. 371/6; 372/1, 2, 6) и трудно опре¬
делить характер изменения в их рас¬
пределении после испытания на пол¬
зучесть. По-видимому, мелкие кар¬
бидные стержни (ф. 371/1) растут в про¬
цессе всей выдержки, т. е. в течение
14 816 ч. Растет также количество кру¬
глых частиц (ср. ф. 370/7 371/5 и
372/5).
26
Эти результаты согласуются с данными работы [55], в ко¬
торой был проведен фазовый анализ карбидных осадков сталей
примерно того же состава. В отпущенном состоянии (700° С,
3 ч), а также после испытания на разрыв в течение 25 432 ч
при 500° С, были обнаружены карбиды ванадия и цементит.
После 20 232 ч при 550° С образовался также Мо2С; после
20 808 ч при 600° С цементит исчез. Вполне возможно, что корот¬
кие стержни на микрофотографиях 371/1; 372/1, 2 и 6 соответ¬
ствуют Мо2С. Из-за малых размеров этих части ц структура их
не была определена.
Глава 11
ХРОМ В СТАЛЯХ
1. ХРОМИСТЫЕ СТАЛИ
Сплавы Fe—Сг—С
Равновесная структура сплавов Fe—Сг—С, содержащих
0,43% С и 3,52% Сг, состоит при комнатной температуре из
феррита и карбида хрома (Сг, Fe)^ (рис. 32) [56]. Некоторые
типичные микроструктуры, образованные при превращении
в перлитной области, показаны на микрофотографиях 373—374.
Сталь № 158 выплавлена из чистых материалов в основной
высокочастотной печи и раскислена кремнием (0,1%) и алю¬
минием. После гомогенизации при 1200° С в течение 48 ч слиток
был прокован на прутки диаметром 10 мм. В дальнейшем эти
прутки послужили материалом для изучения карбидных пре¬
вращений после длительных выдержек при различных темпера¬
турах [57, 58].
На рис. 33 представлена диаграмма изотермического прев¬
ращения переохлажденного аустенита после нагрева при 1050° С.
На этой диаграмме приведены содержание хрома в карбидах
и количество карбида (Сг, Fe)7C3.
Из диаграммы видно, что в перлитной области равновес¬
ный карбид хрома образуется не сразу, вначале выделяется
перлитный цементит с содержанием около 25% Сг. С увеличе¬
нием выдержки при различных температурах цементит насы¬
щается хромом до 34% и постепенно превращается в карбид
(CrFe)7C3.
Карбид хрома растет из зародыша, образующегося в моно¬
кристалл ической цементитной пластинке.
На микрофотографии 373/1 карбиды хрома (CrFe)7 Сз в элек¬
тролитически ^выделенной пластине цементита выявляются как
небольшие короткие стержни. Так как этот карбид содержит
меньше железа, чем цементит, в цементитной пластине около
карбидов хрома образуются поры. Сходные ориентации мелких
кристаллов карбида хрома указывают на ориентационную связь
с цементитной пластиной.
Превращение цементита в карбид хрома также наблюдается
на электронномикроскопических фотографиях реплики (ф. 373/2).
Цементитная пластина раздроблена. В разрывах видны неболь¬
шие частицы карбида хрома. Превращение в карбид хрома
сопровождается изменением формы карбидных частиц, вместо
пластинчатых они становятся зернистыми.
В верхней части перлитной области перлит растет от границ
в глубь аустенитных зерен, при этом фронт роста гладкий
(ф. 373/3); цементит образуется раньше феррита.
В нижней части перлитной области, например при 600° С,
механизм роста перлита существенно изменяется [58]. Перлит,
прорастая от границ в глубь аустенитного зерна, делится на
узкие ветви, имеющие вид игл. Ветви, растущие в нескольких
определенных направлениях, образуют боковые ответвления
(ф. 373/5 и 6). Этот разветвленный перлит растет в аустенитное
зерно на значительную глубину, а между перлитными участками
сохраняется аустенит, превращение которого в перлит проис¬
ходит намного позднее. Направление роста перлитных ветвей
прослеживается по травящимся в темный цвет полосам в пол¬
ностью превратившихся перлитных зернах (ф. 373/6).
Снимок реплики (ф. 374/1) показывает более отчетливо
расположение отдельных фаз в перлите этого типа. Предпола¬
гается, что иглы растущего перлита состоят из феррита.
Перлит этого типа после завершения превращения показан
на оптической микрофотографии 374/2. При увеличении 200
различимы первичные аустенитные зерна и полосы двойников.
Особенности микроструктуры выявляются более четко после
термического травления [45.1] (ф. 374/3). Окрашенные зерна
на черно-белой микрофотографии дают различный контраст.
Направленный рост перлита и выявление первичных аустенит¬
ных зерен в перлитной структуре указывает на то, что между
ними должна существовать ориентационная связь. Пока не
выяснено, с какой именно фазой — с ферритом или карбидом —
находится аустенит в ориентационной связи.
На микрофотографии 374/4 показан направленный рост
перлита в образце после аустенизации при 1300° С и изотерми¬
ческого превращения при 600° С. Образование перлита начи¬
нается не только по границам аустенитных зерен, но также по
границам двойников. Каждая перлитная колония представляет
собой группу параллельных полос; эти полосы имеют различную
ориентацию в разных колониях. Зубчатость фронта роста пер¬
литных колоний в аустените и несколько определенных направ¬
лений роста видны на микрофотографии 374/5. Между перлит¬
ными колониями находится мартенсит и немного аустенита.
В хромистых и сложнолегированных сталях, содержащих
хром, после изотермического превращения в нижней части пер¬
литной области или после относительно медленного охлаждения
часто наблюдается направленный рост перлита (ф. 393/5; 400/6,
7; 401/7; 418/6; 429/5; 458/6).
Следует также отметить, что в бейнитной области образуется
цементит, в котором содержание хрома уменьшается с пониже¬
нием температуры превращения: от 14% при 450° С до 6% при
375° С. Это содержание хрома не изменяется при выдержке около
одной недели (рис. 33) [57].
Сталь № 159
Конструкционная сталь № 159, содержащая хром, струк¬
тура которой после различной термической обработки показана
на ф. 375—378, была выплавлена в основной мартеновской печи,
прокована на прутки диаметром 30 мм и подвергнута нормали¬
зации в течение 30 мин при 870° С. При этих условиях микро¬
структура представляет собой перлит и сетку феррита (ф. 377/3
и 5); полосчатость не заметна. Первичная полосчатость струк¬
туры показана на микрофотографии 377/4 после травления
в реактиве Оберхоффера [16]. Диаграмма изотермического пре¬
вращения переохлажденного аустенита и термокинетическая
диаграмма представлены на рис. 34 и 35; согласно им, точки
АС1 = 745° С, АСз - 795° С и Мн = 360° С.
Начало превращения в перлитной области сдвигается вправо,
а максимум скорости превращения — к более высоким темпе¬
ратурам, которые близки к соответствующим температурам
для нелегированной стали, содержащей такое же количество
углерода (см. рис. 34).
Бейнитное превращение, минимальный инкубационный пе¬
риод которого наблюдается при 500° С, начинается гораздо
4*
быстрее, чем перлитное. Превращение завершается относительно
быстро и в перлитной, и бейнитной областях, исключая узкий
интервал температур вблизи 500° С, где превращение происходит
медленно. Вследствие этого кривая начала превращения имеет
небольшую впадину между перлитной и бейнитной областями.
Подобная кривая также наблюдается на термокинетической
диаграмме. Критическое время охлаждения от Ас% до 500° С
для получения мартенситной структуры составляет 8 сек.
В результате изотермического превращения при 690° С
образуется феррит и перлит (ф. 375/1 и 2). Феррит распределен
в перлите в виде отдельных зерен. Имеется некоторое количество
цементитных частиц по границам ферритных зерен. Цементит
содержит хром, при достижении равновесных условий количе¬
ство последнего может доходить до 11—12%. В микроструктуре,
пим I 1 I
Время 1 W юо ч
Рис. 34. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 159. Аустенизация при 850° С в течение 5 мин L193
Рис. 35. Термокинетическая диаграмма превращении стали
№ 159. Аустенизация при 850° С в течение 8 мин [19]
образованной при 644° С (ф. 375/3), перлит более i он кон ласти н-
чатый и ферритные зерна мельче, чем на микрофотографии
375/1 и 2. Они располагаются в виде сетки по границам первич¬
ных аустенитных зерен. Содержание феррита уменьшилось,
а содержание перлита увеличилось до 70%. Наличие некоторого
количества ферритных игл свидетельствует о начале бейнитного
превращения.
Образование бейнита начинается при 546° С (ф. 375/4);
за ним следует образование тонкопластинчатого перлита.
При температуре наименьшей устойчивости аустенита микро¬
структура в основном состоит из бейнита, отдельных участков
перлита и небольших участков мартенсита, наличие которых
показывает, что превращение не завершилось даже после вы¬
держки в течение 1 ч (ф. 375/5). Границы зерен аустенита очер¬
чиваются участками перлита (ф. 375/6). При этом образуется
бейнит с настолько грубой структурой, что характерная для
него игольчатость не обнаруживается. Ферритная основа бей-
27
нита получается путем образования нескольких зерен непра¬
вильной формы в пределах одного аустенитного зерна. Травление
в пикрате натрия выявляет размер и распределение частиц
цементита (ф. 375/6). При низкой температуре превращения
бейнит становится игольчатым. Иглы на микрофотографии
375/7 широки и цементитные частицы, которые располагаются
рядами, достаточно крупны. В нижней бейнитной области обра¬
зуется мелкоигольчатый бейнит (ф. 375/8), содержащий равно¬
мерно распределенные очень мелкие частицы цементита, которые
также располагаются параллельными рядами (ф. 376/1). На
микрофотографии 375/8 видно чередование слабо- и сильнопро-
травившихся игольчатых участков в пределах одного аустенит¬
ного зерна и выявлено различное направление роста бейнитных
игл. Из этой картины становится ясным, что бейнитные иглы
имеют одну и ту же ориентацию на больших участках. Феррит¬
ные зерна неправильной формы, в которых цементит выстраи¬
вается в ряды, пересекаются зернами другой ориентировки
(ср. ф. 375/7). Таким путем получается игольчатая структура.
Феррито-перлитная смесь образуется по-разному при изо¬
термическом превращении (ф. 375/1) и после медленного охлаж¬
дения, когда перлит резко отграничен от феррита (ф. 376/2).
В хромистых сталях цементит часто образуется в виде
очень прямых пластинок (ф. 376/3). При более высоких скоростях
охлаждения все большее количество перлита растет в пред¬
почтительных направлениях, а фронт роста получается зубчатым.
Это видно на микрофотографии 376/4, потому что рост перлита
был прерван последующим образованием бейнита. Перлит
состоит из очень тонких пластин. На микрофотографии 376/5
видны длинные цементитные пластины этого очень тонкопластин¬
чатого перлита. Удлиненное ферритное зерно в нижней части
микрофотографии, которое имеет четкую границу с перлитом,
является частью бейнита. В верхней части микрофотографии
видно зерно доэвтектоидного феррита, образование которого
предшествовало образованию перлита. При охлаждении за 78 сек
до 500° С образец, показанный на микрофотографии 376/6, не
прошел через перлитную область, поэтому перлит отсутствует.
Бейнитное превращение полностью не завершилось и поэтому
наряду с бейнитом встречается мартенсит. Это более ясно по¬
казано на микрофотографии 376/7.
Скорость охлаждения образца, представленного на микро¬
фотографии 377/1 (3,4 сек до 500° С), соответствует относительно
слабой закалке. В нескольких мартенситных иглах во время
охлаждения уже произошел отпуск и потому они протравились
более сильно (ф. 377/2).
После более резкой закалки образуется мартенсит, показан¬
ный на микрофотографиях 377/7 и 8. Здесь имеет место даже
некоторый распад (отпуск) в более крупных мартенситных иглах
вследствие того что они возникли при более высокой температуре.
После отпуска при 530 и 670° С в структуре происходят
видимые изменения по сравнению с закаленным состоянием
(ф. 378/1, 2, 4, 5). Игольчатая структура остается неизменной,
потому что не произошло рекристаллизации ферритной основы.
После отпуска при 550° С цементитные частицы едва видны,
так как слишком малы (ф. 378/2). Они крупнее и яснее видны
в образце, отпущенном при 630° С (ф. 378/5).
Электронномикроскопическая фотография 378/3 образца,
отпущенного при 530° С, показывает, что цементит в исходных
мартенситных иглах имеет вид очень тонких стержней и частиц.
Более крупные карбидные частицы образовались только по гра¬
ницам отпущенных игольчатых ферритных зерен. В образце,
отпущенном при 630° С (ф. 378/6), цементит значительно укруп¬
нился, образовав округлые частицы между игольчатыми феррит¬
ными зернами и стержни в объеме игл. При меньшем увеличе¬
нии, например, 1 : 500 или 500 (ф. 378/1, 4) структуры отлича¬
ются друг от друга еще больше после отпуска при различных
температурах. После отпуска при 530° С равномерно травится вся
структура (ф. 378/1); а после отпуска при 630° С ясно видны
светлые и темные участки (ф. 378/4). Это обусловлено влиянием
исходной ликвации хрома, которое сказывается только после
отпуска при более высоких температурах. Темным и светлым
участкам на поперечном шлифе, показанном на микрофотогра¬
фии 378/4, должны соответствовать полосы на продольном шлифе.
Подобные наблюдения были сделаны также на других сталях
после улучшения (см. ф. 394/7, 8; 399/6, 7; 403/3, 7).
Термическая обработка в промышленных условиях приводит
к следующим результатам [43].
Нормализация при 850—880° С (эта температура
выше температуры закалки) с последующим охлаждением на
воздухе, ведет к образованию феррита и перлита, как показано
на микрофотографиях 377/3 и 5.
Отжиг при 680—720° С (ниже точки ACi) приводит к пре¬
вращению пластинчатого перлита в зернистый (ф. 377/6). Эти
28
изменения тем отчетливее, чем продолжительнее отжиг. Твердость
уменьшается до величины, сравнимой с твердостью после норма¬
лизация.
Закалка с 820—840° С в воде или с 830—850° С в масле
способствует образованию различных структур в зависимости
от размеров образцов. Мартенсит получается в тех местах образца,
которые охлаждались настолько быстро, что в них не успевало
пройти перлитное или бейнитное превращения (ф. 377/7, 8).
Мартенситное превращение по всему сечению возможно только
при небольших размерах сечения, а в больших сечениях мартен¬
сит образуется только в тонком поверхностном слое, как показали
испытания на прокаливаемость [19]. В центре образуется бейнит
или перлит в зависимости от толщины образца. Хромистые стали
прокаливаются на значительно большую глубину, чем нелеги¬
рованные стали с тем же содержанием углерода.
Отпуск при 530—630° С (температура выбирается в со¬
ответствии с требуемыми характеристиками прочности и пластич¬
ности) ведет к уменьшению твердости и увеличению пластичности
благодаря выделению цементита. Этот процесс усиливается
с увеличением температуры отпуска вследствие укрупнения
выделившихся частиц цементита (ср. ф. 378/1—6).
Сталь № 160
Хромистая сталь № 160 для шариковых подшипников и
штампового инструмента, структура которой показана на микро¬
фотографиях 379—383, была выплавлена в основной дуговой
Время
Рис. 36. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 160. Аустенизация при 860° С в течение 15 мин [19]
Время
Рис. 37. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 160. Аустенизация при 860° С в течение 15 мин 119 J
электрической печи, прокована в прутки диаметром 30 мм
а затем подвергнута отжигу на зернистый перлит.
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма показаны на рис. 36 и 37 [19]. Превращение
Ае начинается при 750° С {AClb) и завершается при 795° С
(АСи). Температура начала мартенситного превращения Л4„
лежит при 245° С после аустенизации при 860° С.
Максимальное критическое время охлаждения в интервале
от 860 до 500° С составляет 18 сек. Сталь является заэвтектоид-
ной и при температуре аустенизации 830—860° С, обычно исполь¬
зуемой в промышленности, находится в двухфазной области:
аустенит + цементит. Поэтому в структуре всегда присутствуют
нерастворенные частицы цементита (ф. 379/5; 382/2).
В состоянии поставки структура сфероидизированная;
она состоит из зернистого перлита, содержащего карбиды раз¬
личного размера (ф. 379/1); и крупные, и мелкие карбиды встре¬
чаются в виде скоплений и имеют различное содержание хрома,
как выявляется при травлении в щелочном растворе пикрата
натрия (33.1) (ф. 379/3). Только несколько частиц окрашены
в более темный цвет и, вероятно, располагаются в виде сетки
(ф. 379/2). Другие карбиды, в основном более крупные, почти
не окрашиваются и поэтому едва различимы.
Рис. 38. Политермический разрез системы железо-
хром—углерод при 1,0% С [56]
Карбиды, которые не окрасились, могут быть окрашены
травлением в реактиве Мураками [38.2], что видно при сравне¬
нии микрофотографий 379/3 и 4, на которых изображено одно
и то же место.
Как показывает сечение диаграммы Fe—Сг—С [56] при \%
С (рис. 38), состав стали соответствует области существования
феррита и цементита, поэтому карбиды должны быть цементит-
ного типа. Травление различными реактивами [33.1] и [38.2]
показывает, что карбиды содержат разное количество хрома.
Цементит, обедненный хромом, травится щелочным раствором
пикрата натрия [33.1], тогда как цементит, содержащий более
9% Сг, не травится. Однако этот высоколегированный цемен¬
тит травится реактивом Мураками. Различное содержание хрома
в цементите влияет на структуру при дальнейшей термической
обработке.
При изотермическом превращении в перлитной области
образуется смесь пластинчатого и зернистого перлита. Пластин¬
чатый перлит появляется на границах аустенитных зерен в виде
сетки, окружающей области зернистого перлита (ф. 379/5 и 6).
Такую структуру следует считать аномальной. Зернистый перлит
образуется путем зарождения и роста эвтектоидного цементита
на остаточных карбидах (ф. 379/6). Цементит перлита имеет пла¬
стинчатое строение, типичное для хромистых сталей (ф. 379/7).
При 505° С превращение начинается с образования бейнита,
за которым следует образование перлита (ф. 380/1). С увеличе¬
нием времени выдержки выделяется большое количество цемен¬
тита и виден феррит, свободный от карбидов.
По границам первичного аустенитного зерна образуется
тонкая сетка цементита (ф. 380/2). Короткие стержни цементита
могут принадлежать и бейниту и пластинчатому перлиту, коли¬
чество которого незначительно.
При 470° С образуется бейнит и небольшое количество пер¬
лита (ф. 380/3), при этом рост цементита на остаточных карбидах
не наблюдается. С уменьшением температуры бейнитные иглы
становятся тоньше, а частицы цементита меньше (ф. 380/4—7;
381/1).
Различие в составе карбидов в исходном состоянии
(ф. 379/2—4) является причиной появления светлой сетки в струк¬
туре (ф. 380/6). Частицы цементита встречаются главным обра¬
зом внутри зерен, окруженных слаботравящейся сеткой (ф. 380/7).
При сравнении микрофотографий 380/6 и 379/2 видно, что имеется
связь между сеткой карбидных частиц, обедненных хромом, и
светлой сеткой, в которой отсутствуют карбиды. Так как сетка
обеднена карбидами (ф. 380/6, 7), можно предположить, что
во время аустенизации происходит предпочтительное растворе¬
ние мелких частиц обедненного хромом цементита, между тем
как более крупные частицы не растворяются и могут расти и
обогащаться хромом при каждом последующем нагреве в аусте¬
нитной области.
Образование этой сетки связано с перераспределением хрома,
которое начинается во время первой длительной аустенизации
в двухфазной области у + карбид. Во время этой термической
обработки исходная структура, состоящая из феррита и равно¬
мерно распределенных в нем частиц карбида одинакового со¬
става, превращается в аустенитную, содержащую более крупные
обогащенные хромом остаточные карбиды в объеме зерен.
Сетка обнаруживается на непрерывно охлажденных образ¬
цах (ф. 381/2—4) как в закаленном на мартенсит состоянии
(ф. 382/1—3), так и после отпуска (ф. 383/1, 4). Доказательство
тому, что высоколегированный заэвтектоидный цементит не
окрашивается щелочным раствором пикрата натрия, а менее
легированный цементит перлита окрашивается, представлено
на микрофотографии 381/5. Только повторное травление в реак¬
тиве Мураками [38.2] действует на частицы заэвтектоидного
цементита и окрашивает их (ф. 381/6). Часто небольшие темные
частицы присоединяются к крупным частицам цементита.
Если сталь подвергается аустенизации в течение длитель¬
ного времени, например 16 ч, то образуется структура показан¬
ная на микрофотографиях 382/5—7. После медленного охлаж¬
дения она однородна и состоит из нерастворившихся частиц
заэвтектоидного цементита, распределенных в пластинчатом
перлите (ф. 382/5). После закалки в масле образуется однород¬
ный мартенсит (ф. 382/7), при этом слаботравящаяся сетка не
возникает (ф. 381/6). Гомогенизация в течение 16 ч привела
к полному растворению того количества цементита, которое
должно растворяться при этой температуре.
При медленном охлаждении вокруг остаточных карбидов
образуется крупнопластинчатый перлит. Этот перлит становится
тоньше с увеличением скорости охлаждения (ф. 381/2—4). На
микрофотографии 381/7 показана структура образца, в котором
перлитное превращение предшествовало бейнитному. Светлые
участки представляют собой остаточный аустенит, который ча¬
стично превращается в мартенсит. Перлит, образовавшийся
в результате этого частичного превращения, растет направленно
(что типично для хромистых сталей) в виде пучков. На микро¬
фотографии 381/8 перлит отсутствует, а количество мартенсита
и остаточного аустенита увеличилось. Игольчатый бейнит виден
благодаря неполному превращению. При непрерывном охлаж¬
дении с любой скоростью в этой стали не происходит полное
превращение в бейнит.
После закалки в структуре снова появляется светлая сетка
(ф. 382/1—3); она обеднена карбидами. На микрофотографиях
382/4, а, б показана структура после обычного травления и после
травления в реактиве Оберхоффера [16] для выявления ликва¬
ции. Обе микрофотографии сделаны при одном и том же уве¬
личении и видно, что сетка не совпадает с первичной полосчатой
структурой. Она намного мельче, чем полосы, показанные на
микрофотографии 382/4, б.
Структура, полученная после отпуска при температурах
200 и 400° С, показана на микрофотографиях 383. После травле¬
ния игольчатая структура становится темной из-за выделения
карбидов.
Вследствие небольшого размера частиц карбидов, образо¬
вавшихся при отпуске, на микрофотографии 382/1 их рассмотреть
нельзя. На снимке реплики выявляются только более крупные
частицы в виде небольших стержней (ф. 383/2). На микрофото¬
графии 383/3 показаны карбидные частицы в экстракционной
реплике. Они состоят из мелких волокнистых частиц е-карбида
и более крупных стержней цементита. После отпуска при 400° С
выделившиеся карбиды выросли и на микрофотографии 383/4
видны, как небольшие точки и стержни. Снимок реплики (ф. 383/5)
также показывает, что выделившиеся карбиды стали крупнее,
чем на микрофотографии 383/2. На снимке экстракционной реп¬
лики (ф. 383/6) видно, что более высокая температура отпуска
оказывает значительное влияние на форму и размеры выделя¬
ющихся карбидов. Цементит образуется в виде стержней или
29
пластин с неровными кромками; их ориентация обнаруживает
исходную игольчатую структуру мартенсита.
С учетом особенностей превращения рассмотренной стали
в промышленности обычно применяют следующие термические
обработки.
Отжиг на зернистый перлит при 710—750° С. При этой
температуре, лежащей ниже точек АС1Ь — АСи, пластинчатый
перлит превращается в зернистый. При этом улучшается обра¬
батываемость стали (ф. 379/1). Кроме того, поскольку сталь
используется для шарикоподшипников, требуется получить
очень однородное распределение зернистого карбида, которое
достигается повторным отжигом (до четырех циклов).
Закалка в масле с т 830—860° С приводит к образова¬
нию мартенситной матрицы. Остаточные карбиды в матрице
предотвращают укрупнение зерен аустенита, поэтому образуется
мелкокристаллический мартенсит (ф. 382/2).
Отпуск при температуре от 100 до 400° С уменьшает
хрупкость и улучшает вязкость. Если необходимо избежать
уменьшения твердости, температура отпуска не должна быть
слишком высокой (ф. 383/1—6).
Сталь № 161
Нержавеющая инструментальная сталь для холодной обра¬
ботки давлением № 161, структура которой после различных
видов термической обработки представлена на микрофотогра¬
фиях 384—386, была выплавлена в основной электрической
печи, откована на прутки сечением 25X25 мм и обработана на
зернистый перлит (ф. 384/1). Зерна карбидов различного размера
равномерно распределены в структуре.
На рис. 39 представлен разрез диаграммы Fe—Сг—С при
13% Сг [56]. В стали, содержащей 0,13% С, при 940° С присут¬
ствует эвтектоидный феррит и Ме23Св. На рис. 39 видно, что
сталь № 161 при температуре выше 1100° С находится в одно¬
фазной аустенитной области. Ниже 1100° С выделяется карбид
(CrFe)7C3, который при температуре 1030—1000° С превращается
в карбид (CrFe)23Ce. Сталь находится в двухфазной области
у + (Сг, Fe)23 Св при температурах 980—1030° С, при которых
обычно производится аустенизация в промышленных условиях.
Следовательно, в микроструктуре всегда присутствуют остаточ¬
ные карбиды (ф. 385/7). а-► у-превращение происходит в тем¬
пературной области между 790 (AClb) и 850° С (АСи). Ниже
790° С равновесная микроструктура состоит из феррита и кар¬
бида Ме2«Св. После аустенизации при 930° С температура Мн
равна 270° С. Критическое время охлаждения составляет 650 сек.
Диаграмма изотермического превращения переохлажденного
аустенита и термокинетическая диаграмма представлены на
30
рис. 40 и 41 [19]. В перлитной области инкубационный период
составляет более 100 сек. Образованию перлита предшествует
выделение небольшого количества карбидов по границам зерен
аустенита (ф. 384/2 и 3). Нос С-образной кривой при изотерми¬
ческом превращении в перлитной области лежит приблизительно
при 710° С (см. рис. 40). При этой температуре микроструктура
состоит из сетки пластинчатого перлита, окружающего участки
зернистого перлита (ф. 384/4—6). Аномальная структура зерни¬
стого перлита образуется путем выделения эвтектоидного кар-
Рис. 40. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 161. Аустенизация при 980° С в течение 15 мин Г1!)3
бида на нерастворенных карбидных частицах. С понижением
температуры превращения начало превращения задерживается
все в большей степени. При 570° С превращение не завершается
даже через 5,5 ч (ф. 384/7 и 8), только по границам зерен аусте¬
нита образуется небольшое количество перлита. Перлит очень
мелкозернистый (ф. 384/7) и выявляется в виде темной сетки.
На микрофотографии 384/8 видно, что карбид состоит из неболь¬
ших округлых частиц. Ниже 560° С аустенит настолько устой¬
чив, что при использованной продолжительности выдержки
превращение не протекает. Если непрерывное охлаждение про¬
исходит очень медленно, эвтектоидный карбид выделяется на
остаточных карбидных частицах, которые растут и начинают
выявляться в виде частиц с прямоугольными контурами (ф. 385/1).
W
Роепя
100
пин
Рис.
№
41. Термокинетическая диаграмма превращения стали
161. Аустенизация при 980° С в течение 15 мин [19]
Эта аномальная структура имеет сходство с крупнозернистым
перлитом. Только при больших скоростях охлаждения обра¬
зуется некоторое количество тонкопластинчатого перлита
(ф. 385/2, 3, 4), причем карбидные пластины в нем короткие и
раздробленные (ф. 385/5). В остальных случаях получается
аномальная структура. В результате изотермического превраще¬
ния пластинчатый перлит образуется только в виде сетки путем
зарождения на границах аустенитных зерен (ф. 384/4), в то время
как после непрерывного охлаждения Имеются отдельные участки
перлита в матрице с зернистыми карбидами(ф. 385/4).
Микроструктура, возникающая после закалки в масле
с 980° С, состоит из мартенсита (являющегося скорее пластин¬
чатым, чем игольчатым) и включений карбидов, нерастворив-
шихся при аустенизации (ф. 385/7). Отпуск при 200° С, который
обычно используют для снятия внутренних напряжений, не
вызывает каких-либо видимых изменений в микроструктуре,
наблюдаемой в оптическом микроскопе (ф. 385/8), хотя твердость
снижается. Возможно, что очень мелкие темные точки, видимые
на снимке экстракционной реплики (ф. 386/1), характеризуют
начало выделения карбидов. Отпуск при 400° С и более высоких
температурах вызывает выделение незначительного количества
карбидов (ф. 386/2), которое увеличивается с ростом температуры
отпуска (ф. 386/5, 7). При 400 и 500° С выпадают карбиды (Fe,
Сг)3С. Они представляют собой длинные частицы или пластины
неправильной формы (ф. 386/3, 4, 6). После отпуска при 600° С
карбидные выделения имеют округлую форму. Наряду с круп¬
ными частицами наблюдаются также очень мелкие, в виде стерж¬
ней (ф. 386/8).
Ниже приводятся структуры, полученные после термической
обработки в промышленных условиях [46].
Отжиг на зернистый перлит при 750—800° С. Этот тем¬
пературный интервал лежит немного ниже точки ACl{> (ф. 387/1).
Закалка в масле от 980—4030° С. Соответствующая
микроструктура представлена на микрофотографии 385/7; это
мартенсит, содержащий нерастворенные частицы карбида.
Отпуск при 100—200° С. Он вызывает незначительное
уменьшение твердости, которое не сопровождается каким-либо
изменением в структуре, наблюдаемой в оптическом микроскопе
(ф. 385/8).
Сталь с 2% С и 12% Сг
Структура стали для штампов холодного деформирования,
содержащей 2,1% С и 12,0% Сг, после кристаллизации состоит
из первичных дендритов аустенита и эвтектики аустенит +
+ карбид хрома (CrFe)7C3 (см. рис. 39) [56]. Эвтектика в литом
состоянии выявляется в виде сетки, как показано на микро¬
фотографии 387/1 для сходной стали № 162. Эвтектическая
сетка разрушается при горячей деформации, остаточные карбиды
раздробляются и вытягиваются в полосы (ф. 387/2 и 3). На этой
микрофотографии, снятой после термического травления на
воздухе [45.1], карбиды кажутся светлыми. Такое травление
окрашивает ферритную матрицу в красный цвет, а карбиды
хрома остаются белыми. Часто в центре шлифа наблюдаются
скопления карбидов, которые появляются вследствие ликвации,
имеющей место при кристаллизации (ф. 387/3). В то же время
вблизи краев образца карбидные включения распределяются
равномерно (ф. 387/2).
Сталь № 163, структура которой представлена на микро¬
фотографиях 387—389, выплавлена в основной электрической
печи; откована в прутки диаметром 20 мм; для нее состояние
поставки — отжиг на зернистый перлит. В структуре присут¬
ствуют также крупные эвтектические карбиды Ме7С3 (ф. 387/4).
Диаграмма изотермического превращения переохлажденного
аустенита и термокинетическая диаграмма приведены на рис. 42
и 43 [19]. Превращение ACl начинается при 768° С (AClb и за¬
вершается при 797° С (Ас1е). Мартенсит образуется после аусте¬
низации при 970° С, температура Мн равна 184° С. Критиче¬
ское время охлаждения составляет 240 сек.
Минимальный инкубационный период изотермического пре¬
вращения в перлитной области наблюдается при 700° С и со¬
ставляет 60 сек. Образованию перлита предшествует выделение
некоторого количества карбида. Между перлитной и бейнитной
областями имеется область, в которой аустенит сохраняет устой¬
чивость более 106 сек. Бейнитное превращение задерживается
больше, чем перлитное.
После аустенизации этой стали всегда имеются остаточные
карбиды, которые имеют вид частиц различного размера
(ф. 389/4, 5). В равновесном состоянии присутствуют только
карбиды хрома (Сг, Fe)7C3 (см. рис. 39) [56].
При 73Г С благодаря присутствию хрома, образуется тон¬
копластинчатый перлит, несмотря на высокую температуру
превращения. Перлит, образовавшийся при 656° С, является
настолько дисперсным, что выглядит на микрофотографии
387/6 гладким. Карбидные частицы перлита имеют различную
форму, в некоторых зернах они пластинчатые, а в других —
округлые (ф. 387/7). Эго обусловливает неодинаковую контраст¬
ность перлитных зерен.
При непрерывном охлаждении от 970 до 500° С в течение
36 ч (ф. 388/5) образуется аномальная структура, имеющая
сходство с зернистым перлитом. Ее возникновение вызвано выде¬
лением эвтектоидного карбида на множестве мелких частиц
остаточных карбидов. При более высокой скорости охлаждения
(ф. 389/3) образуются редкие перлитные колонии. Карбиды
выделяются по границам аустенитных зерен и очерчивают их.
После закалки в масле от 970° С игольчатость структуры
мартенсита в оптическом микроскопе выявляется еще недоста-
сен l
/
Время
_| 1 1 I
W WO WOO W000
пин
Рис. 42. Диаграмма изотермического препращении стали
№ I63. Аустенизация при 970° С и течение I5 мин | )ч|
точно четко из-за незначительного размера мартенситных пластин
(ф. 389/4), однако она хорошо видна на снимке реплики (ф. 389/5).
В мартенсите находятся карбидные частицы, значительно раз¬
личающиеся по размерам.
После отпуска микроструктура становится более темной
в результате травления (ф. 389/6, 8). При 200° С выделяются
чрезвычайно мелкие частицы (ф. 389/7). е-карбида и цементита.
Цементит, выделившийся при 400° С, значительно крупнее
Рис. 43. Тсрмокмистическая диаграмма прекращения стали
№ 163. Аустенизация при 970° С в течение 15 мин [19]
(ф. 389/9), и его можно различить в оптическом микроскопе
(ф. 389/8) в виде длинных пластин разной толщины.
При повышении температуры аустенизации значительно
увеличивается растворимость карбидов хрома, в результате чего
повышается содержание хрома и углерода в аустените и пони¬
жается температура начала мартенситного превращения (Мн),
что обусловливает сохранение аустенита после закалки. Обра¬
зуется только небольшое количество мартенсита, а аустенит
становится крупнозернистым. Число карбидных частиц, особенно
мелких, уменьшается. При отпуске очень ясно проявляется
эффект вторичного твердения [19].
В производственных условиях обычно используют следу¬
ющие виды термической обработки.
31
Отжиг на зернистый перлит при 810—840° С, немного
выше ACj. Карбид, который частично растворился во время
а -► ^-превращения, в процессе перлитного превращения вновь
выделяется на остаточных карбидах (ф. 387/4).
Закалка с 930—9606 С в масле или с 950—980° С на
воздухе для деталей диаметром до 30 мм, в том случае, если до¬
пустима несколько пониженная твердость их сердцевины. Вы¬
сокая температура аустенизации необходима для того, чтобы
увеличить содержание хрома в аустените, за счет растворения
хромистых карбидов, и тем самым обеспечить требуемую прока-
Продолжительность охлаждения с 970 до500°С, сен
0 10 20 30 U0 50 60 70 00
Расстояние от mopua,/i/i
Рис. 44. Крнпыс твердости стали № 163, полученные на образце
для торцовой закалки после различной термической обработки
(образец длиной 100 мм, диаметром 18,5 мм):
1 — неотпущенный образец; 2 — отпуск при 200° С; ,3 —отпуск
при 400° С; 4 — отпуск при 500° С
ливаемость. Структура представялет собой мелкокристалличе¬
ский мартенсит, содержащий карбиды различного размера
(ф. 389/4, 5).
Отпуск при 100—400° С; конкретная температура отпу¬
ска выбирается в соответствии с требуемыми вязкостью и проч¬
ностью. После закалки с 930—960° С и отпуска наблюдается
очень незначительный эффект вторичного твердения [19]. При
отпуске выше 450° С твердость заметно падает (ф. 389/6—9).
Задержка перлитного и бейнитного превращений позволяет
эффективно закаливать изделия больших диаметров, а также
использовать явление самоотпуска (рис. 44) [19].
Сталь № 164
Микроструктура нержавеющей хромистой стали ферритного
класса № 164 представлена на микрофотографиях 390. Эта
сталь была получена в виде отожженных прутков диаметром
20 мм. На продольном шлифе видны отдельные карбиды и чере¬
дующиеся полосы крупнозернистого и мелкозернистого феррита.
В мелкозернистом феррите находятся скопления карбидов
(ф. 390/2), в то же время в крупнозернистом феррите они отсут¬
ствуют. Появление отдельных кристаллов карбида внутри круп¬
ных ферритных зерен вблизи границ может быть вызвано ростом
зерна феррита, т. е. движением первоначальных границ зерен.
Карбидная фаза имеет состав и структуру карбида (Сг, Fe)23Ce.
Чтобы объяснить происхождение такой неоднородности
микроструктуры (ф. 390/1 и 2), образец был нагрет при темпе¬
ратуре 1000° С в течение 20 мин и закален в воде (ф. 390/3).
Микроструктура состояла из зерен феррита неправильной
формы, не содержащих карбидов и мартенсита. Следовательно,
при температуре аустенизации 1000° С в стали присутствуют две
фазы — феррит и аустенит (см. рис. 39). После отпуска при
780° С из мартенситных участков образуется мелкозернистый
феррит с мелкими карбидами, а в феррите, полученном при аусте¬
низации, карбиды не выделяются.
В заводских условиях сталь, охлажденную на воздухе после
горячей обработки, подвергают отжигу при 750—800° С [45].
Сталь № 165
Микроструктура нержавеющей хромистой стали ферритного
класса № 165 после термической обработки, рекомендуемой
в производственных условиях (нагрев до 830° С в течение 30 мин,
охлаждение на воздухе), состоит из очень крупных зерен феррита
и групп более мелких зерен. Карбиды выделяются по границам
и внутри больших ферритных зерен в виде мелких частиц
(ф. 390/5, 6).
Разрез тройной диаграммы железо—хром—углерод при
17% Сг представлен на рис. 45 [56]; при температуре выше
1000° С в стали присутствуют две фазы — феррит и аустенит.
32
Содержание хрома в феррите выше, чем в аустените [59].
При закалке от 1050° С аустенит превращается в мартенсит,
в то время как феррит остается не превращенным (ф. 390/7).
При медленном охлаждении первые карбиды хрома выделяются
преимущественно на границах ферритных зерен (ф. 390/7).
Позже происходит превращение аустенита в мелкозернистый
феррит и карбиды (ф. 390/6). Внутри больших зерен феррита,
которые не претерпели превращения во время частичной аусте-
Рис. 45. Политсрмический разрез системы железо—хром—углерод
при 17% Сг [561
низации, выделяются карбиды в виде мелких частиц в процессе
последующего отпуска при 750—850° С. Согласно рис. 45 в этой
стали присутствует карбид (CrFe)2SCe.
В производственных условиях сталь после горячей прокатки
при 1050—750° С охлаждают на воздухе и отпускают при 750—
850° С. После электродуговой сварки ее вновь отпускают или
отжигают при 600—800° С [46].
2. ХРОМОАЛЮМИНИЕВЫЕ СТАЛИ.
СТАЛЬ № 166 с 1% AI
Хромоалюминиевую сталь ферритного класса № 166 исполь¬
зуют при температурах до 1050° С [60] в тех случаях, когда тре¬
буется устойчивость против окисления. После отжига при 850° С
с последующим охлаждением на воздухе сталь имеет микрострук¬
туру, состоящую из крупных зерен феррита и выделений хромис¬
того карбида Л4е2зС6 по границам зерен (ф. 390/8). В процессе
нагрева до рабочих температур карбиды хрома растворяются,
поэтому сталь становится полностью ферритной.
3. ХРОМОМОЛИБДЕНОВЫЕ СТАЛИ
Стали № 167—169
Рассматриваемые ниже хромомолибденовые стали содержат
одно и то же количество хрома и молибдена, но различаются
содержанием углерода. На микрофотографиях 391—404 представ¬
лены микроструктуры этих сталей после изотермической обра¬
ботки, непрерывного охлаждения и улучшения по режимам,
используемым в производственных условиях. Микроструктуры
их резко отличаются от микроструктур углеродистых сталей.
Каждая из сталей обладает своими собственными структурными
особенностями. В табл. 4 даются условия выплавки и обработки
сталей, а также температура точек ACl, АСз и Мн.Диаграммы изо¬
термического превращения и термокинетические диаграммы пред¬
ставлены на рис. 46—51 [19].
После непрерывного охлаждения во всех трех сталях отчет¬
ливо наблюдается полосчатость, вызванная ликвацией легирую¬
щих элементов во время кристаллизации [17, 61, 62]. Полосчатая
Время ч
Время
Рис. 46. Диаграмма изотермического превращения стали № 167,
Аустенизация при 875° С в течение 6 мин [19]
Рис. 49. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 168. Аустенизация при 850е С в течение 10 мин [19]
Время
Рис. 47. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 167. Аустенизация при 875° С в течение 10 мин [19]
Время v
Рис. 48. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 168. Аустенизация при 860° С в течение 5 мин [19]
Ю1
10и
ю5
/ 10
мин
10000
Время я
Рис. 51. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 169. Аустенизация при 850° С в течение 10 мин [19]
5 Металлография железа, том II
ТАБЛИЦА 4. УСЛОВИЯ ВЫПЛАВКИ
И ОБРАБОТКИ, А ТАКЖЕ ТЕМПЕРАТУРА
ПРЕВРАЩЕНИЯ СТАЛЕЙ № 167 — 189
(образцы прокованы на прутки диаметром 30 мм)
Предваритель¬
ная термическая
обработка
Температура
превраще¬
ния, °С
,
Сталь
Условия выплавки
температура на¬
грева. °С
продолжительность
охлаждения, мин
охлаждающая
среда
О
#1
X
Критическое время <
лаждения, сек
\
167
Основная
электрическая
дуговая печь
880
30
Воздух
730
825
400
1,7
168
Основная
мартеновская
печь
870
30
»
730
780
360
3,8
169
Основная
высокочастот¬
ная печь
870
30
»
725
760
290
24
структура подобна той, которая наблюдается в сталях, содержа¬
щих такие легирующие элементы, как марганец, который пони¬
жает температуру Лз. Полосы феррита образуются в местах,
обедненных легирующими элементами, а полосы перлита — в ме¬
стах, обогащенных им. Это указывает на то, что влияние хрома,
который понижает точку Лз, превалирует над влиянием молиб¬
дена. Микроструктура стали № 167 представлена на микрофо¬
тографиях 393/1 и 2. На поперечном шлифе перлит выявляется
в виде сетки (ф. 393/3), соответствующей перлитным полосам на
микрофотографии 393/1. Перлит окружает группы ферритных
зерен, которые соответствуют ферритным полосам на продольном
шлифе.
Внутри перлитных полос встречаются вытянутые неметал¬
лические включения. Эти участки, следовательно, были обо¬
гащены легирующими элементами во время кристаллизации.
В феррите наблюдается очень мало неметаллических включений.
В стали № 168 зерна феррита в ферритных полосах крупнее,
а в перлите имеются следы ферритной сетки (ф. 398/1). На попе¬
речном шлифе (ф. 398/2) перлит, который разделен ферритной
сеткой, также содержит более крупные зерна феррита.
В стали № 169 присутствует небольшое количество феррита.
На продольном шлифе неравномерное распределение легирующих
элементов обнаруживается по изменению формы перлита и по
наличию светлых и темных полос, образующихся при травлении
(ф. 401/4). Феррит обычно выявляется в виде более светлых участ¬
ков (ф. 401/5).
Различное содержание легирующих элементов обусловливает
также различия в структуре после улучшения. Это иллюстри¬
руется мартенситной структурой на поперечном шлифе образца
из стали № 169. Светлые участки мартенсита, содержащие много
неметаллических включений, чередуются с более темными участ¬
ками игольчатого мартенсита (ф. 402/3,4). После закалки и от¬
пуска при 530° С это влияние ликвации легирующих элементов
менее заметно (ф. 394/7; 399/6; 403/3). Однако после отпуска при
670° С полосы можно отчетливо рассмотреть на продольном шлифе
образцов из всех трех сталей (ф. 394/8; 399/7; 403/7). На попереч¬
ном шлифе полосчатость имеет вид четких сеток (ф. 394/5; 399/4;
403/5).
И на поперечном, и на продольном шлифах наблюдается
различная травимость полос. Как показывает травление тех же
самых образцов в реактиве Оберхоффера [16] (ф. 403/4; 8), эти
различия в травимости являются результатом ликвации леги¬
рующих элементов. Неметаллические включения лежат в обо¬
гащенных легирующими элементами и слаботравящихся полосах.
Темные полосы обеднены легирующими элементами.
Структура после превращения в перлитной области
Особенностью микроструктуры низкоуглеродистых молиб¬
деновых сталей является образование феррита с рельефом в виде
морщин (см. с. 25). Рельеф наблюдается и в доэвтектоидном фер¬
рите, и на перлитном феррите, если последний образовали в ниж-
34
ней части перлитной области. Этот «сморщенный феррит» виден
в стали № 167 после превращения при 635° С (ф. 391/5). Морщи¬
нистый рельеф вызван неоднородным травлением, которому на
снимке реплики соответствует неодинаковый контраст различных
участков одного и того же ферритного зерна (ф. 391/6). Иногда
можно различить мелкие выделения (ф. 391/7).
При описании хромистых сталей, содержащих 0,43% С и
3,5% Сг, было показано, что перлит, образованный в нижней
части перлитной области, направленно растет в аустените в виде
игл. Между иглами расположены участки остаточного аустенита,
который постепенно превращается в перлит [58] (см. с. 27).
В этих трех хромистых сталях часто наблюдается направленный
рост перлита в нижней части перлитной области или после бей-
нитного превращения (ф. 393/5; 396/9; 398/6; 400/4—7; 401/7).
На снимке реплики (ф. 396/2) видно, что перлитные участки
имеют четкие границы, если феррит перлита и находящиеся
в контакте с ним зерна доэвтектоидного феррита имеют различ¬
ную ориентировку. Перлит постепенно сливается с доэвтектоид-
ным ферритом, если не имеется ориентационных различий между
доэвтектоидным ферритом и ферритом перлита.
Бейнитные структуры
Характерная для бейнита игольчатость отчетливо не выяв¬
ляется, если бейнитное превращение происходит при относи¬
тельно высоких температурах (ф. 392/1,2; 397/3; 401/1) или при
небольших скоростях охлаждения (ф. 393/6; 398/6; 401/7). Бейнит
становится игольчатым и содержит много мелких цементитных
выделений, если он образуется при более низких температурах
(ф. 392/4,5; 397/6,7; 401/2,3) или при более высоких скоростях
охлаждения (ф. 393/7,8; 401/8; 402/1). В сталях, содержащих
0,22% С (№ 167) и 0,38% С (№ 168), в верхней части области
бейнитного превращения образование игольчатого феррита пред¬
шествует образованию перлита (ф. 392/1,2; 396/8,9; 397/1).
Этого не наблюдается в стали, содержащей 0,50% С (№ 169).
В этой стали ферритная матрица между цементитными части¬
цами бейнита, образованного при 475° С, хорошо видна (ф. 401/1).
В бейните, который появляется при более низких температурах,
феррит не виден, так как цементит настолько дисперсен, что
не позволяет различить участки матрицы, свободные от карбидов
(ф. 401/2,3). На микрофотографии 392/6 форма ферритных зерен
бейнита выявляется благодаря неодинаковому контрасту. Видно,
что несколько бейнитных игл образовалось внутри одного аусте¬
нитного зерна; ферритная матрица различных игл обладает раз¬
личной ориентацией. Ферритные зерна имеют неправильную
форму и вклиниваются друг в друга. Однако истинно игольчатый
феррит не образовался. Игольчатый вид микроструктуре придает
цементит, расположение которого зависит от характера роста бей¬
нита. Цементитные частицы видны на снимке экстракционной
реплики (ф. 392/7). Они представляют собой тонкие пластины
или стержни. Расположение этих частиц различно в различных
ферритных зернах бейнита.
На микрофотографиях 396/3—6 показано развитие превра¬
щения при 65(г С в стали с 0,38% С (№ 168). В начале превра¬
щения образуются отдельные зерна феррита по границам первич¬
ных аустенитных зерен (ф. 391/4). Микроструктура содержит
также мартенсит, возникший при закалке остаточного аустенита.
Через некоторое время начинается образование перлита (ф. 396/5).
Отличие мартенсита от представленного на микрофотографии
396/4 является следствием обогащения остаточного аустенита
углеродом из-за выделения феррита. С увеличением выдержки
размеры участков перлита растут (ф. 396/6). Структура мартен¬
сита выявляется нечетко, так как по сравнению с перлитом он
травится очень слабо. После выдержки в течение 7 мин превра¬
щение завершается; на микрофотографии 396/3 представлена
структура, состоящая из феррита и перлита.
Мартенситные структуры
Различный вид мартенсита в рассматриваемых сталях обу¬
словлен в основном разным содержанием углерода. В стали
№ 167, содержащей наименьшее количество углерода (0,22% С),
мартенситные иглы достаточно широки (ф. 394/1,2; 395/1). На
электронномикроскопической фотографии можно различить тон¬
кие выделения карбида в крупных мартенситных иглах, образо¬
вавшихся при наиболее высокой температуре (ф. 395/2). В стали,
содержащей 0,38 % С (№ 168), мартенситные иглы обычно Уже и
короче; в более крупных иглах обнаруживается начало распада —
они темнеют в результате травления (ф. 398/7,8). На электронно¬
микроскопической фотографии 399/1 среди мартенситных игл
видны небольшие темные пятна, указывающие на присутствие
более сильно травящегося остаточного аустенита. В стали, содер-
жащей 0,50% С (№ 169), ликвация вызывает образование неод¬
нородного мартенсита (ф. 402/3; см. с. 34). Количество остаточ¬
ного аустенита в этой стали увеличилось и он выявляется на элек¬
тронномикроскопических фотографиях 402/6 и 7 в виде темных
пятен между мартенситными иглами. Мартенситные иглы имеют
различную длину и обычно очень узки.
Структура после улучшения
В производственных условиях стали № 167—169 отпускают
при 580—670° С [43]. Здесь показаны только те структуры,
которые получены после отпуска при двух предельных темпера¬
турах. Во всех трех сталях при этих температурах образуется
цементит, содержащий хром и молибден.
Как и ожидалось, имеются различия между структурами
этих сталей после улучшения. Об изменениях после отпуска при
670° С уже упоминалось на с. 34, где было указано, что обра¬
зуется полосчатая структура, обусловленная наличием ликвации
(ф. 394/8; 399/7; 403/7). Выявление ликвации при этой более высо¬
кой температуре отпуска, с одной стороны, обусловлено наличием
более мелких цементитных выделений в полосах, богатых леги¬
рующими элементами, и поэтому более устойчивых против от¬
пуска, а с другой стороны, диффузией углерода в соответствии
с изменением его активности, вызванной обогащением легирую¬
щими элементами (17]. На микрофотографиях 394/6; 399/5;
403/6 видно, что количество цементитных частиц в темных поло¬
сах образцов, отпущенных при 670° С, больше. Это явление не
наблюдается в образцах, отпущенных при температуре 530° С
(ф. 394/3,4; 399/2,3; 403/1,2). Процесс образования цементита
в отпущенных образцах иллюстрируют электронномикроскопи¬
ческие фотографии экстракционных реплик. В стали № 167,
содержащей наименьшее количество углерода (0,22% С,
ф. 395/3,4), цементит образуется в виде очень тонких стержней
в пределах более крупных исходных игл мартенсита. На границах
игл количество и толщина этих стержней больше. После отпуска
при 670° С наряду со стержнями образуется более крупный и
более округлой формы цементит (ф. 395/5). На микрофотографиях
395/6,7 представлены участки, содержащие различное количество
углерода (см. ф. 394/6).
В структуре стали № 169 с наиболее высоким содержанием
углерода (0,50% С) цементита значительно больше (ф. 404/1,2).
В процессе отпуска при 670° С частицы цементита срастаются
в более крупные округлые частицы (ф. 404/3,4). Исходную струк¬
туру игольчатого мартенсита еще можно распознать по располо¬
жению карбидов.
Рекомендуются следующие режимы термической обработки
в производственных условиях [43].
Отжиг на зернистый перлит всех трех сталей следует
производить при 690—720° С, т. е. при температуре немного ниже
АСу При таком отжиге уменьшается твердость вследствие пере¬
хода пластинчатого перлита в зернистый.
Нормализация. Температура нормализации зависит
от положения точки ЛСз. Для стали, содержащей 0,22% С (№ 167)
она составляет 860—890° С, а для стали, содержащей 0,38% С
(№ 168), и стали с 0,50% С (№ 169) выбирается в интервале
850-880° С.
Закалка. Условия закалки приведены в табл. 5.
ТАБЛИЦА 5. УСЛОВИЯ ЗАКАЛКИ
Закалочная
среда
Содержание
углерода
в стали, %
Температура
закалки, °С
Микрофотографии
Вода
0,25
830-850
394/1,2; 395/1
0,42 и 0,50
820—840
398/7,8; 399/1;
402/3—7
Масло
0,25
840—860
—
0,42 и 0,50
830—850
Отпуск всех трех сталей производится в интервале тем¬
ператур 530—670°С в зависимости от требуемых свойств (ф.394/3—
8; 395/3—7; 399/2-7; 403; 404).
Прокаливаемость сталей определяется содержанием угле¬
рода. Ниже всего она в стали, содержащей наименьшее количество
углерода. Соответственно предел текучести стали № 167 значи¬
тельно ниже, чем у сталей № 168 и 169, если размеры образцов
значительны [43].
Низкоуглеродистая хромомолибденовая сталь
Структура жаропрочных сталей № 170 и № 171 после терми¬
ческой обработки различных видов и длительных испытаний на
ползучесть при 500 и 550° С показана на микрофотографиях
405—407. Эти стали используются для изготовления котельных
листов [38] и бесшовных труб [63]. Стали выплавлены в основной
электродуговой печи, откованы на прутки диаметром 30 мм;
после ковки они подвергались термической обработке. Микро¬
структура состоит из феррита и участков, представляющих собой
смесь перлита, бейнита и мартенсита (ф. 405/1 и 2). Незначитель¬
ная полосчатость выявляется по возникновению чередующихся
областей мартенсита и бейнита.
Термокинетическая диаграмма представлена на рис. 52 [19].
Превращение в перлитной области начинается с образования
феррита. Ферритная и перлитная реакции задерживаются в боль¬
шей степени, чем бейнитная, поэтому перлит образуется только
при очень медленном охлаждении, как показано на микрофото-
W2
1
Время
W3
10й
Ю5
Рис. 52. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 170. Аустенизация при 920° С в течение 10 мин [19]
графин 405/3, когда карбиды выделяются внутри феррита и по
его границам (ф. 405/4). Выделения внутри ферритных зерен имеют
вид тонких пластин и коротких игл. Их можно увидеть только
в электронном микроскопе. На рис. 52 области образования этих
выделений обозначены как участок К в ферритной области (Ф).
Вследствие задержки в образовании перлита микроструктура
состоит из феррита и бейнита, появляющихся во время охлажде¬
ния на воздухе после аустенизации (ф. 405/6,8). Из остаточного
аустенита получается мартенсит (ф. 405/7,8; 406/1). С увеличением
скорости охлаждения выделение доэвтектоидного феррита по¬
давляется (ф. 406/2). В бейнитной области карбид почти не обра¬
зуется (ф. 406/3), а остаточный аустенит, обогащенный углеро¬
дом, превращается в мартенсит.
Во время испытаний в течение 100 000 ч [38 ] при повышенных
температурах — вплоть до 520° С — рассматриваемые стали
должны сохранять достаточную прочность. Оптимальным режи¬
мом термической обработки для этой цели является нагрев при
910—940° С, охлаждение на воздухе и последующий отпуск при
650—720° С для снятия напряжений. На микрофотографиях
406/6—8 показана микроструктура стали № 171 — после такой
термической обработки она состоит из феррита и бейнита. Очень
мелкие карбиды в основном по границам зерен появились в фер¬
рите во время отпуска (ф. 406/7). Как показано на микрофотогра¬
фии 406/8, карбидные частицы внутри ферритных зерен имеют
вид мелких прямоугольных пластин и игл. Методом электронной
дифракции установлено, что это карбиды ванадия, хотя содер¬
жание ванадия в стали очень низко.
При сравнительно кратковременном отпуске равновесие между
ферритной матрицей и выделяющейся карбидной фазой не уста¬
навливается. Следовательно, процесс выделения карбидной фазы,
начавшийся во время отпуска при 700° С, продолжается в тече¬
ние последующего нагрева, эксплуатации или при испытаниях
на длительную прочность.
На микрофотографиях 407/1—3 представлена структура
образца, который испытывался под напряжением 15 кГ/мм2
(147 Мн/м2) при 500° С в течение 52 058 ч. Ферритные зерна содер¬
жат обильные выделения мелких игольчатых и округлых частиц,
из которых только наиболее крупные различимы в оптическом
микроскопе (ф. 407/1). Выделения являются наиболее округлыми
б*
35
у границ зерен, где они особенно многочисленны (ф. 407/3).
Там же наряду с мелкими встречаются немного более крупных
карбидов (ф. 407/2). Во время длительного нагрева карбиды бей-
нита сфероидизируются и представляют собой карбид (Сг, Мо,
Fe)23Ce.
Сравнивая выделения карбидов после относительно кратко¬
временных испытаний в течение 807 и 3588 ч при 550° С (ф. 407/4—
6) с представленными на микрофотографиях 35/17—19, можно
заметить, что первые мельче и имеют вид стержней, зерен и пла¬
стин, выросших друг на друге (ф. 407/4). При увеличении про¬
должительности испытания карбидные выделения укрупняются
(ф. 407/6) [64, 65]. Вероятно, различные частицы представляют
собой карбидные фазы разного состава. Установить тип карбидов
невозможно, так как они слишком мелки.
Сталь Л 172 и 173
Микроструктуры хромомолибденовых сталей № 172 и 173,
устойчивых против ползучести и используемых для изготовления
бесшовных труб, представлены на микрофотографиях 408—412.
Стали выплавлены в основной электродуговой печи, прокованы
в прутки диаметром 30 мм и охлаждены на воздухе. В этом состоя¬
нии микроструктура состоит из бейнита с небольшим количеством
феррита (ф. 408/1).
Термокинетическая диаграмма превращения аустенита пред¬
ставлена на рис. 53 [19]. Перлитная реакция, особенно эвтекто-
идное превращение, задерживается, поэтому при охлаждении
на воздухе от температуры аустенизации в стали образуется не
перлит, а бейнит с доэвтектоидным ферритом или без него
Рис. 63. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 172. Аустенизация при 980° С в течение 10 мин [191
(ф. 408/1; 409/6; 410/3). Превращение полностью в перлитной
области протекает только при очень медленном охлаждении —
в течение 600 000 сек (16 ч) до 500° С (ф. 408/5). Для этих сталей
ACl = 780° С, АСа = 870° С и Мн ~ 465° С. Критическое время
охлаждения в интервале от 870 до 500° С составляет 0,8 сек.
Во время медленного охлаждения в доэвтектоидном феррите
выделяются мелкие карбиды. Они выпадают по границам зерен
этого феррита вскоре после его образования. Карбиды имеют
вид мелких стержней и пластин (ф. 408/3,5,6; 409/3).
Эвтектоид, содержащий гексагональный карбид молибдена,
на рис. 53 обозначен как Ф + К. Более грубый эвтектоид, содер¬
жащий карбид Ме2зСе и похожий на перлит, образуется вслед за
эвтектоидом Ф + К, как правило, в виде узких участков у гра¬
ниц ферритных зерен или между ферритом и бейнитом [66]
(ф. 408/7; 409/4). Эвтектоидный карбид молибдена имеет вид
узких лент или нитей, как показано на электронномикроскопи¬
ческой фотографии 408/4. Ленты карбида, которые появляются
первыми, очень часто имеют зазубренные кромки и содержат по¬
перечные полосы. Участки доэвтектоидного феррита в верхней
части микрофотографии 408/4 сливаются с эвтектоидным ферри¬
том, так как имеют одинаковую ориентацию. Очень часто этот
эвтектоид пересекается более крупными пластинами карбида
(ф. 408/7; 409/4; 411/7). Иногда обнаруживаются карбиды дру¬
гих типов; они показаны на микрофотографиях 409/1 и 2. Кар¬
бидные частицы, первоначально относительно толстые, во время
своего роста делятся на широкие и узкие ленты и таким образом
развиваются длинные дендриты; кажется, что они состоят из
36
трех компонентов. Возможно, что эти дендриты соответствуют
крупным пластинам карбида эвтектоида, видимым в оптическом
микроскопе, например, на микрофотографиях 408/7 и 411/7.
Методом электронной дифракции выявлено, что строчеч¬
ные и иглообразные карбиды молибдена, которые выделяются
в феррите, имеют гексагональную решетку типа Мо2С, но с не¬
сколько меньшими параметрами [67].
Для производственных условий рекомендуются следующие
режимы термической обработки этих сталей [63].
Закалка от 900—960° С с последующим охлаждением
на воздухе. Образуется бейнит, который может чередоваться
с доэвтектоидным ферритом и мартенситом (ф. 410/3 и 4).
Отпуск при 680—780° С. На микрофотографиях 410/5—7
представлена микроструктура после отпуска при 680° С — наи¬
более низкой температуре рекомендуемого интервала. О наличии
бейнита до отпуска свидетельствует неправильная форма зерен
ферритной матрицы (ф. 410/3,4). Значительное количество мелких
выделений придает структуре после травления темную окраску.
Карбиды молибдена представляют собой плоские иглы, равно¬
мерно распределенные в феррите (ф. 410/7; 411/1). По границам
ферритных и первичных аустенитных зерен могут обнаруживаться
более крупные карбиды состава Ме2зСв.
Микроструктура образца, отпущенного при 750° С, т. е.
около верхней границы рекомендуемого интервала, отличается
от микроструктуры описанной выше (ф. 411/2). После травления
эта микроструктура остается светлой и содержит более крупные
карбидные частицы по границам и внутри зерен феррита, которые
также имеют неправильную форму. Карбид, состоящий только
из Ме^С^, образует короткие толстые стержни и крупные гло-
були по границам зерен (ф. 411/3). Мелкие частицы, как и на
микрофотографиях 410/5—7 и 411/1, отсутствуют.
Поражает большое различие в микроструктурах после от¬
пуска при 680 и 750° С. Вероятно, в этом температурном интер¬
вале изменяется число и тип фаз, что возможно благодаря уве¬
личению растворимости молибдена в феррите с ростом темпера¬
туры. Предполагают, что поскольку феррит, образовавшийся
в процессе изотермической выдержки при 750° С, не содержал
выделений, эти выделения должны возникать только при более
низкой температуре. Чтобы проверить это, образец был отпущен
при 680° С, в результате чего выделились частицы карбида мо¬
либдена, а затем подвергнут дополнительному отпуску в тече¬
ние 2 ч при 750° С. На микрофотографиях 411/4 и 5 представлена
микроструктура после двойного отпуска, а на микрофотогра¬
фиях 411/2 и 3 — микроструктура образца, отпущенного только
при 750° С. Как видно на микрофотографии 411/3, появились
стержни карбида Me2zСв. Имевшиеся в большом количестве игло¬
образные частицы карбида молибдена почти совсем исчезли.
Кроме указанных выше режимов термической обработки,
рекомендуется следующий [63 J: нагрев в интервале 900—960° С,
охлаждение с печью до 700° С, выдержка при этой температуре
в течение 1 ч, охлаждение на воздухе. Микроструктура, получае¬
мая в результате такой термической обработки, представлена на
микрофотографиях 411/6 и 7. Она состоит из крупных зерен до¬
эвтектоидного феррита с большим количеством выделений и уча¬
стков, содержащих два эвтектоида. Эвтектоид Ф + К светлее,
чем эвтектоид, который срдержит карбид Ме23Св, имеющий более
неправильную форму. На электронномикроскопической фотогра¬
фии видно много карбидных частиц разнообразной формы
(ф. 712/1). Эвтектоид с нитевидными карбидами молибдена рас¬
пределяется вдоль границы зерна. Очень темные крупные кар¬
биды имеют состав Ме2^Се- Наибольшее количество выделений
в феррите представляет собой небольшие стержни карбида молиб¬
дена, однако встречаются также и круглые частицы. Выделения
по границам ферритных зерен крупнее и отличаются многообра¬
зием форм.
Бесшовные трубы, получаемые из этой стали, при эксплуата¬
ции подвергаются одновременно воздействию повышенных тем¬
ператур и напряжений. Они должны противостоять этим напряже¬
ниям в течение длительного периода. Поскольку при таком воз¬
действии изменяется состав карбидов, может также измениться
количество легирующего элемента, растворенного в феррите.
Изменения в структуре во время испытаний на длительную
прочность в течение 18 194 ч при 550° С и напряжении 15 кГ/мм2
(147 Мн/м2), представлены на микрофотографиях 412/3—6. Об¬
разец разрушился. Относительное удлинение в момент разруше¬
ния составляло 19%, а относительное сужение 89%.
Перед началом испытаний сталь подвергали следующей тер¬
мической обработке: нагрев при 940° С, охлаждение на воздухе.
Нагрев при 750° С в течение 40 мин. Соответствующие микрострук¬
туры представлены на микрофотография! 411/2 и 3. На микро¬
фотографии 412/3 показана микроструктура того участка образца,
который испытывал наименьшую деформацию при испытании на
длительную прочность. В основном микроструктура кажется
аналогичной микроструктуре на микрофотографии 411/2. Вблизи
излома вследствие значительных напряжений и деформации
зерна сильно вытянуты (ф. 412/4). Изменения, происходящие
во время длительного нагрева, выявляются только при помощи
экстракционной реплики (ф. 412/6). На стержнеобразных исти¬
цах Ме2зСб, показанных на микрофотографии 411/3, выделяются
новые небольшие частицы в виде зерен и коротких стержней.
Очень много карбидов на границах ферритных зерен (ф. 412/5).
Сталь № 174
Из этой стали, содержащей не менее 3% Сг, изготавливают
трубы, применяемые в установках для перегонки и гидрогениза¬
ции нефти. Такое содержание хрома обеспечивает получение кар¬
бида хрома, который необходим для придания стали устойчивости
по отношению к водороду при высоких давлениях. Если содержа¬
ние хрома меньше 3%, то образуется не карбид, а цементит,
который в присутствии водорода разлагается, в результате чего
происходит обезуглероживание, по границам зерна образуются
трещины и материал разрушается [68].
Микроструктура хромомолибденовой стали № 174 представ¬
лена на микрофотографиях 413 и 414. Сталь была выплавлена
в электродуговой печи и из нее была получена бесшовная труба
диаметром 127 мм и с толщиной стенки 8 мм. Труба была отож¬
жена при 880° С и охлаждена вместе с печью за 6 ч. Это обеспе¬
чило низкую исходную твердость, требуемую для дальнейшей
обработки. После такой обработки микроструктура состоит из
зерен феррита и перлита, весьма похожего на зернистый (ф. 413/1
и 2). В этом состоянии сталь имеет твердость всего 136 HV.
Перед монтажом трубы подвергают следующей термической
обработке [69].
Закалкав масле с 950—1000° С (ф. 413/3 и 4) или охлаж¬
дение на воздухе с 900—950° С.
Отпуск при 650—730° С не менее 2 ч с последующим ох¬
лаждением на воздухе. Указанная выдержка при температуре
отпуска обеспечивает образование карбида хрома (ф. 413/6—8).
После закалки микроструктура состоит из малоуглеродистого
мартенсита (ф. 413/3). Шероховатость на поверхности более круп¬
ных мартенситных игл (ф. 413/4) указывает на распад мартен¬
сита — выделение цементита во время охлаждения. Цементит-
ные выделения видны на электронномикроскопической фотогра¬
фии 413/5 в нескольких местах, соответствующих более крупным
мартенситным иглам.
На микрофотографии 413/6 представлена микроструктура
после закалки и отпуска при 700° С. Ферритные зерна имеют не¬
правильную форму, так как они образовались из мартенсита.
Карбиды видны как весьма дисперсные зерна (ф. 413/7). Темные
участки соответствуют скоплениям карбидов. Гомогенизация
во время аустенизации крупнозернистого перлита (ф. 413/2)
оказалась неполной в тех местах, где содержались крупные
карбиды. Во время отпуска наибольшее количество карбида
выделяется именно в этих участках. Снимок экстракционной реп¬
лики (ф. 414/1) также свидетельствует об образовании скоплений
карбидных частиц. Однако полагают, что это не влияет на ка¬
чество стали. Наряду с зернами карбидов в нескольких участках
видны толстые стержни или пластины (ф. 413/8). Они могли обра¬
зоваться в тех местах, где исходные мартенситные иглы содер¬
жали карбидные частицы аналогичной формы.
С помощью микродифракции показано, что стержни и зерна
состоят из карбида МекСе- В безмолибденовой стали с тем же
самым содержанием хрома обнаруживается карбид Ме7С3 [21,
с. 837—838]. Следовательно, можно предположить, что добавле¬
ние молибдена вызывает смещение фазовых областей в равновес¬
ной системе.
На микрофотографиях 414—416 показаны изменения, выз¬
ванные длительным приложением нагрузки при 550° С, для стали
№ 175, состав которой аналогичен составу стали Ns 174. Эта
сталь была охлаждена вместе с печью после выдержки при 880° С
и отпущена при 600° С. Как показано на микрофотографиях
414/2 и 3, микроструктура состоит из перлита и феррита, содер¬
жащего незначительное количество выделений в виде мелких
зерен. Только при помощи экстракционной реплики (ф. 414/4)
выявляется, что форма карбидных частиц в перлите различна.
На электронномикроскопической фотографии 414/5 показано, что
выделения в феррите, видимые в оптическом микроскопе (ф. 414/3)
как мелкие зерна, на самом деле состоят из групп коротких тон¬
ких игл. С образца, микроструктура которого представлена на
микрофотографии 414/4, было экстрагировано несколько карби¬
дов для исследования их кристаллической структуры методом
электронной дифракции. Прозрачные пластины — это карбид
Ме2зС6, а частицы с сетчатым строением — карбид МевС. Длин¬
ные узкие нити имеют гескагональную структуру карбида молиб¬
дена с параметрами решетки а — 2,90 А, с — 4,565 А.
Сравнение структуры образца, содержащего различные кар¬
биды со структурой образца после отпуска при 700° С в течение
2 ч, которая содержит только карбид Me2^CQ (ф. 413/6—8; 414/1),
показывает, что после отпуска при 600° С равновесие еще не
достигнуто.
Во время испытаний на длительную прочность при 550° С
происходит изменение формы карбидов. Параллельные пластины
карбида с короткими отростками (ф. 414/4) разрываются на от¬
дельные частицы, сцепленные друг с другом зубцами (нижняя
часть микрофотографии 415/5). Они имеют состав Ме23Св. Обра¬
зуются также вышеупомянутые нитевидные частицы гексагональ¬
ного карбида. Кристаллическая структура крупных частиц по
границам зерен не установлена.
Во время длительных испытаний в течение 52 747 ч происхо¬
дят процессы коагуляции и превращения карбидов (ф. 416/5).
В этом образце обнаружены карбиды Ме23Св. Наряду с ними
имеются другие карбидные фазы, состав которых не установлен.
Выделения в феррите, которые перед испытанием на дли¬
тельную прочность представляли собой группы тонких игл
(ф. 414/5), за время испытаний в течение 11 368 ч превратились
в отдельные глобули. После испытания в течение 52 747 ч обра¬
зовались плоские иглы (ф. 416/6).
Из-за большой степени деформации ферритные и перлитные
зерна вблизи излома сильно вытянуты (ф. 415/4; 416/4). Неболь¬
шие трещины в виде круглых пустот по границам ферритных
зерен, обнаруживаются на расстоянии более 10 мм от излома
(ф. 415/3; 416/3).
4. ХРОМОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ
Хромованадиевые стали № 176 и 177 широко используют
после термической обработки, особенно для производства высо-
конагруженных пружин различных типов [33; 70] и пружин,
сохраняющих прочность при температуре вплоть до 300° С [71 ].
Микроструктуры сталей № 176 и 177 представлены на микро¬
фотографиях 417—419. Они выплавлены в основной электроду¬
говой печи и прокованы в прутки диаметром 30 мм.
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма показаны на рис. 54 и 55 [19]. Точки ACl
и АСз равны соответственно 725 и 760° С. Доэвтектоидного фер¬
рита выделяется настолько мало, что даже после очень медлен¬
ного охлаждения обнаруживаются только отдельные его зерна
(ф. 418/1). Точка Мн соответствует 270° С. Начало перлитного и
бейнитного превращений смещено вправо (критическое время
охлаждения 14 сек) по сравнению с простыми углеродистыми ста¬
лями с таким же содержанием углерода, поэтому стали № 176
и 177 прокаливаются в больших сечениях на значительную глу¬
бину [19].
В перлитной структуре и структуре после отпуска образуются
карбиды цементитного типа, содержание хрома в которых после
длительного отпуска ниже ACl может превышать 11%.
Так как стали содержат ванадий, можно ожидать выделение
мелких частиц карбида ванадия VC, которые не растворяются
при обычных температурах аустенизации. Они очень малы, по¬
этому их нельзя отличить от остаточного цементита и мелких
неметаллических включений. Ванадий делает сталь мелкозер¬
нистой и менее чувствительной к перегреву.
На микрофотографии 417/1 представлена структура после
изотермического превращения аустенита при 695° С. Внутри
областей пластинчатого перлита видны небольшие частицы кар¬
бида, часто в форме скоплений. Эти частицы не являются карби¬
дами ванадия (они имеют темную окраску после травления пикра-
том натрия и реактивом Мураками, а карбиды ванадия не окра¬
шиваются после травления этими растворами); они представляют
собой цементит, который не растворился при температуре аусте¬
низации. Во время охлаждения дальнейший рост цементита про
исходит на этих частицах. В микроструктуре присутствует не¬
большое количество доэвтектоидного феррита.
При 515° С начинается у -► а-превращение с образованием
бейнита, который после травления выявляется на микрофотогра¬
фии 417/3 в виде более светлой составляющей. Из-за дисперсности
перлит, образующийся позже, представляет собой слегка окра¬
шенную структурную составляющую со светлыми и темными по¬
лосами. Как показано на снимке реплики (ф. 417/4), эти полосы
образуются потому, что более короткие пластинки цементита
располагаются параллельными цепочками. Светлые участки, сво¬
бодные от цементита — это бейнитный феррит. Эти участки имеют
резкую границу с перлитом.
37
После изотермической выдержки при 475° С (ф. 417/5) струк¬
тура состоит в основном из бейнита и малого количества пер¬
лита и мартенсита. Чтобы лучше изучить эту структуру, образец
был протравлен пикратом натрия (ф. 417/6). Видно, что неболь¬
шие стержни и глобули представляют собой цементит. Типичная
для бейнита игольчатая структура не обнаруживается, она ста¬
новится заметной только i случае превращения при более низкой
температуре (ф. 417/7).
Микроструктуры непрерывно охлажденных образцов пред¬
ставлены на микрофотографиях 418. После очень медленного
Рис. 54. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 176. Аустенизация при 880е С в течение 5 мин [19]
охлаждения (14 ч от 880 до 500° С) появилось очень немного мел¬
ких зерен доэвтектоидного феррита (ф. 418/1). На микрофотогра¬
фии 417/1 показано, что вследствие вырождения структуры пла¬
стинчатый перлит содержит мелкие цементитные зерна. В образ¬
цах, охлажденных с большей скоростью, образование феррита
подавлено (ф. 418/2—5). Структура, представленная на микрофо¬
тографиях 418/2 и 3, неоднородна. В определенных местах
Время
W 100
</
Рис. 55. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 176. Аустенизация при 880° С в течение 5 мин [19]
имеются участки, напоминающие розетки с крупнопластинчатым
перлитом, в центре которого цементит очень мелкий и кое-где
зернистый (ф. 418/2). Эти розетки окружены мелкопластинчатым
перлитом, содержащим тонкие пластины цементита (ф. 418/3).
С увеличением скорости охлаждения перлит становится еще более
тонкопластичатым, а перлитные колонии еще мельче (см. ф. 418/1,
4, 5). В образце, структура которого показана на микрофотогра¬
фии 418/6, превращение началось в перлитной области, а бей-
нит образовался позже. Перлит на границе первичного аустенит¬
ного зерна имеет прямолинейные контуры, но растет в аустенит¬
ном зерне в виде заостренных участков, которые выявляются
вследствие того, что перлитное превращение прерывается обра¬
зованием бейнита.
38
Если скорость охлаждения выше критической, получается
мартенсит. Более крупные иглы, образовавшиеся первыми, ка¬
жутся темными (ф. 418/7, 8), уже во время охлаждения в них на¬
чинается распад. После охлаждения с ббльшей скоростью в воде
от 860° С (ф. 419/1,2) изменения в структуре не велики по сравне¬
нию с микрофотографией 418/7, но темные иглы становятся ко¬
роче. На микрофотографии 419/2 показано неравномерное рас¬
пределение богатого хромом цементита, не растворившегося при
температуре аустенизации.
Температура отпуска зависит от назначения деталей, для
изготовления которых используется сталь. Микроструктура,
получаемая в результате отпуска при 280° С (ф. 419/3, 4), еще
имеет сходство с мартенситом, хотя здесь уже произошло выде¬
ление мелких карбидов (ф. 419/4). Мартенситные иглы травятся
различно в зависимости от их ориентации и размера карбидных
частиц в них. В образце, отпущенном при 520° С, уже видны вы¬
делившиеся цементитные частицы (ф. 419/5, 6).
Для сравнения на микрофотографиях 419/7 и 8 представлена
структура закаленной стальной полосы (3X18 мм), предназна¬
ченной для изготовления пружин. Вследствие меньшей выдержки
при нагреве микроструктура является мелкозернистой и содер¬
жит много мелких нерастворившихся цементитных частиц, кото¬
рые можно видеть на снимке реплики (ф. 418/8). На этой же микро¬
фотографии показана игольчатая структура, образовавшаяся
из исходного мартенсита.
В производственных условиях используются следующие виды
термической обработки [33, 70, 71 ].
Нормализация при 850—880° С с последудщим ох¬
лаждением на воздухе. Скорость охлаждения зависит от толщины
сечения. Она не должна быть высокой, чтобы не образовался
бейнит.
Отжиг на зернистый перлит при 680—720° С в течение
нескольких часов с возможно медленным охлаждением. Темпера¬
туры отжига — ниже точки Ac±. Цементитные пластины сферо-
идизируются. Чем мельче исходный перлит и чем продолжитель¬
нее отжиг, тем больше степень сфероидизации.
Закалка с 830—860° С в масле. Образуется мелкокри¬
сталлический мартенсит (ф. 419/1). В мартенсите часто встре¬
чаются частицы остаточного карбида. Прокаливаемость относи¬
тельно высокая, так как задерживаются перлитное и бейнитное
превращения. Сечения диаметром около 10 мм прокаливаются
насквозь, поэтому сталь можно использовать для изготовления
больших пружин.
Отпуск. Температура отпуска выбирается в интервалах
или 280—340° С [33] (ф. 419/3, 4), или 430—520° С (ф. 419/5, 6)
[70; 71 ] и зависит от назначения пружин.
5. ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ
Н изкоу глеродистая
хромомолибденованадиевая сталь
Благодаря высокой прочности эта хромомолибденованадие¬
вая сталь используется для изготовления крупных поковок
диаметром порядка 500 мм. Она выдерживает испытания на дли¬
тельную прочность в течение 100 000 ч при 500° С под нагрузкой
21,5 кГ/мм2 (212 Мн/м2) [53, 72].
Структуры сталей № 178 и 179 показаны на микрофотогра¬
фиях 420 и 421. Эти стали незначительно различаются только
содержанием хрома и ванадия. Сталь № 178 закалена в масле
с 980° С и отпущена при температуре 670° С в течение 2ч (ф. 420/1).
Микроструктура состоит из зерен феррита неправильной формы,
в которых хорошо видны частицы остаточного карбида (ф. 420/2).
Они представляют собой карбид Ме<£> и карбид ванадия [73].
Мелкие частицы карбида ванадия, выделившиеся в ферритной
матрице, можно рассмотреть только в экстракционной реплике
под электронным микроскопом (ф. 420/3). Они имеют вид очень
тонких прямоугольных пластин и коротких стержней. На неко¬
торых границах зерен образуются пленки ванадиевых карбидов,
состоящих из узких пластин. Эти пленки или сетки карбидов
видны яснее при больших увеличениях, особенно, если сечение
параллельно плоскости сетки (ф. 420/6; 421/4, 6). Если сечение
перпендикулярно плоскости сетки, то карбиды представляют
собой узкие полоски (ф. 420/3).
Изменения в микроструктуре, происходящие во время дли¬
тельного приложения напряжения [64] порядка 118 Мн/м2
(12 кГ/мм2) при 500° С, представлены на микрофотографиях
420/4—6*1 421/1.
Границы зерен на микрофотографии 420/4 видны более четко,
чем на микрофотографии 420/1, благодаря образованию на них
более крупных карбидов и более толстых пленок карбида вана¬
дия (ф. 420/5, б; 421/1). В феррите присутствует большее число
пластин и стержней карбида ванадия [73].
Сталь № 179 закалена в масле от 1050° С и отпущена при
700° С в течение 3 ч. Размер зерен на микрофотографии 421/2
больше, чем на микрофотографии 420/1. Количество остаточных
карбидов, особенно карбидов Мее С, меньше. И в этом образце
ферритная матрица содержит мелкие выделения (ф. 421/3), а
также пластины карбида ванадия в виде пленки или сетки (ф.
421/4). Вследствие более полной аустенизации стали № 179
появляется более толстая карбидная пленка на границах фер¬
ритных зерен по сравнению с пленкой, наблюдаемой в стали
№ 178 (ф. 421/3). В выделенном осадке были обнаружены кар¬
биды ванадия и карбид Мо2С, а также небольшое количество кар¬
бида МевС [73].
После испытания в течение 3 лет при напряжении 12 кГ/мм3
(118 Мн!м2) и температуре 500° С появляется все большее коли¬
чество длинных карбидных нитей по границам ферритных зерен
(ф. 421/7). Этот эффект вместе с увеличившимся числом карбид¬
ных пленок делает границы ферритных зерен и особенно границы
первичного аустенитного зерна более четкими (ф. 421/5).
Исследование электролитически выделенных карбидных
осадков [73] показало, что в обеих сталях количество карбидов
возросло, так как увеличилась продолжительность испытания.
В стали № 178 обнаружено небольшое количество карбида Мо2С,
а в стали № 179 — повышенное количество карбида Мее С.
Образцы обеих сталей при испытании не разрушились, но
возможно, что при большей продолжительности испытания и бо¬
лее высоких напряжениях структурные изменения станут замет¬
нее и это сможет привести к разрушению.
Среднеуглеродистая
хромомолибденованадиевая сталь
Хромомолибденованадиевая сталь Mb 180 для штампов горя¬
чей штамповки представлена на микрофотографиях 422, 423 и
424/1. Содержание в стали хрома и ванадия соответствует ниж¬
нему пределу стандартов ФРГ [74]. Сталь выплавлена в основной
электродуговой печи, прокована в прутки диаметром 30 мм и
подвергнута отжигу на зернистый перлит. В этом состоянии
в микроструктуре имеются неравномерно распределенные и
частично сфероидизированные карбиды, состоящие из цементита и
Ме23Св (ф. 422/1 и 2), а также очень мелкие карбиды ванадия,
которые видны только на снимке экстракционной реплики
(ф. 422/3).
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма для стали Mb 180 даны на рис. 56 и 57 [19].
Начало перлитного превращения сдвигается вправо в большей
степени, чем начало бейнитного превращения, а между перлит¬
ной и бейнитной областями имеется область метастабильного ау¬
стенита, в которой превращение не происходит даже после дли¬
тельной выдержки. Превращение ACl идет в широком интервале
температур: от 745° С (AClb) до 830° С (Ас1е); Мн ~ 325° С; кри¬
тическое время охлаждения составляет 40 сек. Подавление прев¬
ращения позволяет закаливать в масле насквозь сечение диамет¬
ром до 60 мм.
Превращение в перлитной области начинается с образования
эвтектоида, состоящего из феррита и карбида ванадия, обозна¬
ченного на рис. 56 и 57 как Ф -f К. Вслед за эвтектоидом обра¬
зуется перлит.
В противоположность этому перлитное превращение в хро¬
момолибденованадиевой стали Mb 182 с более высоким содержа¬
нием хрома начинается с появления перлита; затем образуется
эвтектоид, содержащий карбид ванадия. В этом эвтектоиде кар¬
биды ванадия имеют такие размеры, что их невозможно рассмот¬
реть в оптическом микроскопе. Они обнаруживаются в светлых
участках микрофотографии 422/4 и 5. Мелкие карбиды можно
рассмотреть только на снимке экстракционной реплики (ф. 422/6).
Для полного превращения в перлитной области необходимо
очень медленное охлаждение. Примером может служить образец,
представленный на микрофотографии 422/4 — он охлаждался
от 970 до 500° С в течение 41 ч. В образце, охлажденном до 500° С
за ~16 ч (ф. 422/8), степень превращения в перлитной области
составляла только 20%. Впоследствии из остаточного аустенита
образовалось 53% бейнита и немного мартенсита. Несмотря на
то, что образец, показанный на микрофотографиях 422/4 и 5,
охлаждался в перлитной области в течение 6 ч, карбиды ванадия
в эвтектоиде Ф-\- К имеют очень маленькие размеры (ф. 422/6).
Эвтектоид Ф -f К* содержащий карбид ванадия, обнаружи¬
вается на микрофотографии 422/8 в виде светлых участков. Раз¬
личная травимость обусловлена неодинаковой формой карбидов
ванадия, которые образуют нити или группы частиц, состоящих
из коротких стержней (ф. 423/1). Прямоугольные карбиды пред¬
ставляют собой карбиды ванадия, нерастворившиеся во время
аустенизации. Они идентичны зернам в светлых участках на
микрофотографии 422/8.
В образце, представленном на микрофотографиях 422/4, 5,
пластины, обнаруженные на микрофотографии 422/7, среди цемен¬
тита перлита представляют собой карбид Ме23Св.
В производственных условиях термическая обработка этой
штамповой стали производится по следующим режимам [40, 74].
900
800
700
600
I
| 500
300
200
U
АЬе
Ьл
■
. 5^
А+К
РН(<.
V71
С
/
fin
к
1Г
V
в
—
п
1 в 10
Время
100
мин
1000 10000
Рис. 56. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 180. Аустенизация при 970° С в течение 15 мин [19]
бремя
Рис. 57. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 180 Аустенизация при 970° С в течение 15 мин [19]
Отжиг на зернистый перлит вблизи Ас1Ь, но ниже AClef
между 740 и 780° С. Карбиды сфероидизированы и весь остаточ¬
ный мартенсит исчез. Микроструктура содержит сфероидизи¬
рованные легированные карбиды, смешанные с мелкими карби¬
дами ванадия (ф. 422/1—3).
Закалкас 930—970° С в масле. При температуре нагрева
под закалку некоторое количество карбидов ванадия остается
нерастворенным. Они равномерно распределяются по всей поверх¬
ности в виде мелких частиц. Мартенсит состоит из темных игл
(ф. 423/3), в которых начинается распад во время охлаждения,
или из отдельных игл бейнита, темных после травления из-за
очень мелких выделений карбида.
Отпуске интервале температур 500—650° С. После аусте¬
низации при 900° С отпуск дает слабый эффект вторичного твер¬
дения; этот эффект возрастает с увеличением температуры аусте¬
низации (рис. 58). В образцах, аустенизированных при 970° С,
во время отпуска твердость постепенно уменьшается, вплоть до
450° С, затем увеличивается до 550° С, а затем снова умень¬
шается. Поэтому температура отпуска в производственных усло¬
виях либо соответствует интервалу вторичного твердения,
либо бывает более высокой.
После отпуска при 500° С наблюдаются более крупные кар¬
бидные выделения в виде полос и зерен (ф. 423/4).
Методом электронной дифракции показано, что эти выделе¬
ния состоят из цементита и образуют тонкие пластины (ф. 423/5).
Карбиды, выделившиеся при 650° С, имеют округленную форму
(ф. 423/6), похожую на форму выделений, обнаруживаемых
в экстракционной реплике (ф. 424/1); эти карбиды в основном
представляют собой цементит.
Наличие эффекта вторичного твердения позволяет предпола¬
гать выделение карбидов ванадия. Но они не обнаруживаются
на снимке экстракционной реплики (ф. 423/5; 424/1) возможно
потому, что из-за малых размеров не экстрагируются в реплику
вместе с относительно крупными частицами цементита.
20'
О 200 Ш 600 600
Температура,*С
Рис. 58. Влияние темпе¬
ратуры отпуска на твер¬
дость штамповой стали
для горячего деформиро¬
вания № 180. Темпера¬
тура аустенизации:
/ — 900° С; 2 — 970° С;
3 — 1050° С [19].
Хромомолибденованадиевая сталь с 12% Сг
Микроструктура нержавеющей хромомолибденованадиевой
стали № 181, применяемой в основном для изготовления болтов,
работающих при 540—650° С [21, с. 837—838], представлена на
микрофотографии 424. Сталь получена в виде кованых прутков
диаметром 20 мм. Микроструктура (ф. 424/2, 3) представляет
собой смесь бейнита и мартенсита. По границам аустенитных
зерен видны выделения мелких карбидов. Границы зерен часто
очерчиваются иглами бейнита, содержащими мелкие частицы
карбида. Внутри зерен образуется крупноигольчатый бейнит.
Остальная часть микроструктуры представляет собой мартенсит,
игольчатая форма которого не выявляется.
В производственных условиях сталь подвергают аустениза¬
ции при 1050° С, закаливают в масле и отпускают при 730° С.
Крупнозернистая микроструктура после закалки и отпуска по¬
казана на микрофотографиях 424/4, 5. На микрофотографии 424/5
карбидные выделения обнаруживаются только по границам
исходных мартенситных игл. Это подтверждается снимком экстрак¬
ционной реплики (ф. 424/6), где игольчатые участки свободны от
выделений. Карбид образуется в виде зерен или стержней между
игольчатыми участками и представляет собой Мер. Выделения
карбида ванадия не обнаружены, но возможно, что ванадий при¬
сутствует в виде карбида Мер, [75].
Хромомолибденованадиевая сталь с 5% Сг
Отсносительно высокое содержание хрома, молибдена и ва¬
надия придает этой стали повышенную горячую твердость и
устойчивость против отпуска, поэтому ее используют во многих
случаях для штампов горячей штамповки.
Хромомолибденованадиевая сталь № 182, структура которой
представлена на фотографиях 425—427, выплавлена в основ¬
ной электродуговой печи, прокатана на прутки диаметром 30 мм
и подвергнута отжигу на зернистый перлит. После такой обра¬
ботки в микроструктуре содержатся мелкие карбиды (ф. 425/2).
Вид микроструктуры, в которой карбиды встречаются в виде
скоплений и рядов, дает основание полагать, что она перед отжи¬
гом на зернистый перлит представляла собой бейнит. Вследствие
ликвации появляются полосы с повышенным содержанием карби¬
дов (ф. 425/1). После окончательной термической обработки обна¬
руживаются локальные различия в микроструктуре, которые
могут являться следствием неоднородности.
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма для этой стали представлены на рис. 59 и 60
[19]. АС1 лежит в интервале от 840(ЛС1&) до 920° С (АСи). После
аустенизации при 1030° С Мн = 275° С. Превращение в перлит¬
ной и бейнитной областях значительно заторможено. С макси¬
мальной скоростью превращение протекает при 720° С. Такая
высокая температура объясняется высоким содержанием хрома.
40
Критическое время охлаждения составляет 3400 сек. Очень боль¬
шие сечения могут прокаливаться полностью, согласно кривым
распределения твердости, полученным при определении прокали-
ваемости методом торцовой закалки (рис. 61) [19].
Сталь является заэвтектоидной и при температуре аустени¬
зации 1030° С в структуре имеются остаточные карбиды Ме%С и
VC (ф. 427/2).
пин
Воепя
Рис. 59. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 182. Аустенизация при 1030° С в течение 15 мин [19]
Рис. 60. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 182. Аустенизация при 1030° С в течение 15 мин [19]
Продолжительность охлаждения с 1030 до 500е'О, сен
27 79 /76 300 Ш />78 526 551
/
2
^ 60
О 10 20 30 /*0 50 60 70 80
Расстояние от торца, пн
Рис. 61. Кривые твердости стали № 182; образец для торцовой закалки
длиной 100 мм, диаметром 18,5 мм. Температура аустенизации 1030° С:
/ — неотпущенный образец; 2 — образец после отпуска при 500Q С
Превращению в перлитной области предшествует* выделение
карбида по границам аустенитных зерен (ф. 425/3 и 4). При
730° С изотермическое превращение начинается с образования
перлита (ф. 425/5) и позже сменяется образованием эвтектоида,
состоящего из феррита и карбида ванадия — Ф Лг К на рис. 59.
Карбиды в перлите имеют форму тонких пластин и лент (ф. 425/6).
Эвтектоид Ф -f К представлен на правой стороне микрсфотогра-
фии 425/6. Карбиды ванадия представляют собой очень мелкие
частицы или длинные тонкие нити. Возможно, что различие
в форме карбидных частиц является следствием различной их
ориентировки относительно плоскости шлифа. Несомненно, что
неоднородное окрашивание светлых участков на микрофотогра¬
фии 425/5 есть результат различия формы карбидов. Если вы¬
держку при температуре превращения сделать намного продол¬
жительнее, чем требуется для полного превращения, то происхо¬
дит сфероидизация и карбидов перлита (ф. 425/7), и карбидов
ванадия (ф. 426/1).
Ниже 600° С аустенит становится настолько устойчивым,
что превращение не происходит. Только когда температура прев¬
ращения ниже 350° С, образуется бейнит (ф. 426/2), но превра¬
щение не завершается.
При непрерывном охлаждении вначале образуются карбиды
по границам аустенитного зерна (ф. 426/4—7), затем перлит
и эвтектоид Ф + К, который выявляется в виде светлых участ¬
ков (ф. 426/4, 6). При охлаждении до 500° С в течение 3 ч эвтек¬
тоид Ф -f- К не возникает. Первым образуется перлит, затем при
температуре ниже 380° С бейнит и, наконец, мартенсит.
Рекомендуются следующие виды термической обработки
в производственных условиях [74].
60
50
%
Рис. 62. Влияние темпе- .
ратуры отпуска на твер- S
дость стали № 182. Тем- ^ ЬО
пература аустенизации, ^
°С: I
1030; ^
- • - • 1 юо, ,п
Отпуск 2 ч [19] ои
20
О 200 Ш 600 800
Температурой
Отжиг на зернистый перлит в интервале 800—840° С.
При этой обработке карбиды сфероидизируются, а весь мартен¬
сит, оставшийся после предыдущей термической обработки,
подвергается значительному отпуску. В таком состоянии сталь
хорошо обрабатывается (ф. 425/2).
Закалкас 1000—1050° С на воздухе, в масле или в соля¬
ной ванне с температурой 450—550° С.
Высокая температура аустенизации необходима для раство¬
рения большого количества карбидов и получения в результате
этого требуемой горячей твердости и устойчивости стали против
отпуска.
Мартенситная структура представлена на микрофотогра¬
фиях 427/1, 2 после закалки в масле. Из-за ликваций, возникших
при первичной кристаллизации, образуются полосы карбидов,
рядом с которыми мартенсит травится слабее, чем в полосах,
содержащих лишь небольшое количество остаточных карбидов.
Отпуск при 550—650° С. На рис. 62 представлено влия¬
ние температуры отпуска на твердость стали. В производственных
условиях температуры отпуска лежат выше температуры, даю¬
щей максимальную вторичную твердость. Выбор температуры
отпуска определяется назначением стали.
Как и следовало ожидать, различия в микроструктуре об¬
разцов, отпущенных при 550 и 650° С, значительны. Они хорошо
видны на микрофотографиях, снятых в оптическом микроскопе
(ф. 427/3, 6). Еще более отчетливы эти различия на электронно¬
микроскопических фотографиях 427/4, 5, 7. Темные большие ча¬
стицы на микрофотографии 427/3 на следующей микрофотогра¬
фии 427/4 оказываются состоящими из большого числа тонких
стержней, расположенных очень близко друг к другу. Положе¬
ние темных стержней может определяться исходной структурой
мартенсита. Мелкозернистая матрица содержит большое число
мелких карбидных частиц (ф. 427/5). После отпуска при 650° С
мелкие выделения наблюдаются по всему объему (ф. 427/6).
На микрофотографии 427/7 видно, что в микроструктуре содер¬
жится много карбидных частиц, более крупные из которых
имеют округленную форму.
Твердость образца, содержащего очень мелкие карбиды
(ф. 427/3—5) составляла 588 НV. Твердость уменьшается до
353 HV, когда образуются сфероидизированные крупные кар¬
биды (ф. 427/7).
6 Металлография железа, том 11
Исследование электролитически выделенных карбидов [75]
показало, что при более высокой температуре отпуска следует
ожидать образования карбидов Ме7С3, Ме0С и VC.
в. ХРОМОКРЕМНИЕВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ.
ХРОМОКРЕМНИЕВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ с 1% Сг
Инструментальная сталь для голодной обработки № 183
(ф. 428—430) выплавлена в основной электрической печи, затем
прокатана на прутки размером 20Х 20 мм и поставлена в состоя¬
нии после отжига на зернистый перлит. Структура, в исходном
состоянии представляющая собой зернистый перлит, показана
на микрофотографиях 428/1 и 2. Диаграмма изотермического
превращения и термокинетическая диаграмма для этой стали
показана на рис. 63 и 64 [19]. Область ACl занимает интервал
Рис. 63. Диаграмма изотермического превращения стали]
№ 183. Аустенизация при 870° С в течение 15 мин [19]
Рис. 64. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 183. Аустенизация при 870° С в течение 15 мин [19]
от 745 (Aclt) ДО 800° С (ACleV, МИ = 270° С. Начало превращения
в перлитной и бейнитной областях сдвинуто вправо по сравнению
с простой углеродистой сталью. Критическая скорость охлажде¬
ния составляет 34 сек. Сечения диаметром до 40 мм при охлажде¬
нии в масле могут прокаливаться полностью.
При обычных температурах аустенизации структура стали
содержит остаточный карбид ванадия в виде очень мелких ча¬
стиц (см. ф. 428/6 и 429/7). Более крупные карбидные частицы
(ф. 429/7) — это цементит. Карбид перлита представляет собой
цементит, содержащий хром.
Зернистый перлит в исходном состоянии (ф. 428/2) неодно¬
роден. В некоторых местах обнаруживается пластинчатый пер¬
лит. Цементитные пластины этого перлита часто начинают коагу¬
лировать.
Наряду с пластинчатыми в перлите имеются зерна цементита,
некоторые из них необычно больших размеров. Путем травления
41
в пикрате натрия [33.1] и в реактиве Мураками [38.2] можно
разделить цементит различной формы. Раствор пикрата натрия
окрашивает в темный цвет только часть цементита (ф. 428/3 и 4).
При последующем травлении того же самого участка в реактиве
Мураками (ф. 428/4 и 5) темнеют более крупные зерна, которые
не подвергались воздействию предыдущего травителя [33.1].
Неодинаковая реакция на травление объясняется прежде всего
различным содержанием хрома в цементитных частицах. Цемен¬
тит, который подвергся действию пикрата натрия, имеет низкое
содержание хрома, а тот, что протравился в реактиве Мура¬
ками — более высокое (см. с. 29).
Разное количество хрома в цементитных частицах приводит
к неоднородности структуры, образованной в перлитной области
как при изотермической выдержке, так и при непрерывном ох¬
лаждении. Неоднородность порождается тем, что во время аусте¬
низации при 870° С более мелкие частицы цементита, содержащие
меньше хрома, растворяются в первую очередь. Более крупные
частицы остаются нерастворенными и обогащаются хромом
(ф. 428/7). Во время превращения пластинчатый перлит образуется
из аустенита, не содержащего нерастворенных частиц цементита,
в то время как в остальной части аустенита цементит перлита
выделяется на нерастворившихся частицах цементита и обра¬
зуется вырожденная структура, состоящая из феррита и зерен
цементита (ф. 428/6, 7; 429/3, 4).
Цементит растворяется почти полностью после достаточно
длительной аустенизации. После выдержки 16 чпри 870° С на¬
блюдается лишь незначительное количество остаточных частиц
(ф. 429/8). В результате последующего превращения возникает
чисто феррито-перлитная структура (ф. 429/9).
Мартенсит, образовавшийся из аустенита с частицами оста¬
точного цементита, отличается от мартенсита, в который превра¬
тился аустенит, свободный от цементита (ф. 429/7). Участки,
обогащенные цементитом, которые при малых увеличениях
кажутся сплошными группами частиц, окружены сеткой мартен¬
сита, свободного от цементита (ф. 429/6). Такая структура появ¬
ляется вследствие различий в составе цементита. Ликвация,
имевшая место при первичной кристаллизации, не может быть
причиной образования подобной структуры, что было показано
травлением в реактиве Оберхоффера (16). Полосы, вызываемые
ликвацией, намного крупнее, чем сетка участков, обогащенных
карбидами (ф. 382/4,а,б).
В производственных условиях для описываемых сталей при¬
меняют следующие режимы термической обработки.
Отжиг на зернистый перлит в интервале температур
710—750° С, т. е. немного ниже точки Аси. При таком отжиге
образуется зернистый перлит (ф. 428/2). Твердость стали в этом
состоянии не превосходит 225 HV.
Закалкас 850—880° С в масле. Структура представляет
собой мелкокристаллический мартенсит (ф. 429/7).
Отпуске интервале температур от 100 до 400° С. Темпе¬
ратура отпуска выбирается в соответствии с необходимой проч¬
ностью. Нагрев до температуры отпуска рекомендуется проводить
с небольшой скоростью.
Во время отпуска происходит распад мартенсита; выделения
карбидов темнеют при травлении (ф. 430/2, 5). После отпуска
при 200° С выделяются очень мелкие частицы е-фазы и более
крупные частицы цементита в виде стержней. Ориентация цемен¬
тита в матрице зависит от ориентации исходного мартенсита
(ф. 430/3, 4).
После отпуска при 400° С выделяется только цементит
(ф. 430/6, 7) в виде мелких тонких дисков и частиц, которые уже
в оптическом микроскопе имеют вид глобулей и стержней (ф.
430/5). В светлых иглах (ф. 430/5) находятся только очень мел¬
кие диски цементита; их невозможно рассмотреть в оптическом
микроскопе.
Если в образце, отпущенном при 400° С, выделяются круп¬
ные частицы цементита, то твердость его меньше, чем образца,
отпущенного при 200° С. Твердость первого образца составляет
535 HV, второго 659 HV.
7. ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ СТАЛИ
Хромоникелевая цементуемая сталь с 2% Ni
(низколегированные стали № 181 и 185)
Эту сталь используют для изготовления высоконапряжен¬
ных конструкций, так как после цементации ее сердцевина имеет
высокую прочность. Микроструктуры, получающиеся после
охлаждения с различными скоростями, а также после закалки
и отпуска, представлены для двух сталей сходного состава № 184
и 185 (ф. 431—433/1 и 434/1—3).
42
Для исследования изменений, происходящих при цемента¬
ции поверхности, образцы были науглерожены до концентрации
0,3; 0,6 и 0,9% С (ф. 433/2—4). Их структура после различных
видов термической обработки показана на микрофотографиях
433/5, 6; 434/4—12 и 435/1—8.
Хромоникелевые стали № 184 и 185 выплавлены в основной
электродуговой печи и прокованы в прутки диаметром 30 мм.
Микроструктура стали № 184 в исходном состоянии (отжиг по
неизвестному режиму) приведена на микрофотографии 431/1.
В ферритной матрице неравномерно распределены карбиды.
Можно предположить, что до отжига сталь имела структуру,
состоящую из перлита и бейнита.
Термокинетическая диаграмма для стали № 184 дана на
рис. 65 [19]. Температура АСх = 735° С, АСз= 790°С, Мн =
= 450° С. Кривая превращения сдвинута вправо и образование
перлита происходит только при медленном охлаждении. Ему
предшествует образование феррита. Бейнит также появляется
при относительно медленном охлаждении. Критическое время
охлаждения равно 12 сек.
пин
Врепя
Рис. 65. Термокинетическая диаграмма превращения стали № 184.
Аустенизация при 870° С в течение 10 мин [191
В сечениях диаметром до 20 мм сталь полностью прокали¬
вается при охлаждении в масле (430 HV) и после поверхностного
упрочнения имеет высокую прочность сердцевины. После за¬
калки в масле прутка диаметром 60 мм глубина закаленного слоя
составляла 6 мм.
Скорость перлитного превращения настолько мала, что
только при очень медленном охлаждении оно проходит полностью
(ф. 431/2). Только часть карбидов перлита имеет обычный пла¬
стинчатый вид (ф. 431/3). Остальные карбиды представляют собой
мелкие частицы неправильной формы или стержни, распределен¬
ные по всему объему. В перлите, представленном на микрофо¬
тографиях, границы между перлитным и доэвтектоидным фер¬
ритом не существует. На снимке экстракционной реплики (ф.
431/4) видно, что карбид перлита представляет собой в основном
длинные тонкие пластины, но могут встретиться и дендритные
образования, состоящие из множества пластин (см. ф. 308/1, 2).
На микрофотографии 431/5 частицы карбида кажутся распреде¬
ленными по всему объему феррита; возможно, что на шлифе
видно поперечное сечение дендритных образований. В равновес¬
ном состоянии карбид перлита имеет состав Ме7С3.
Чтобы получить феррито-перлитную структуру, несмотря на
небольшую скорость превращения, сталь необходимо охладить
от 900—1000° С определенным образом, например, охлаждение
до 670° С проводить на воздухе, дать выдержку при этой темпе¬
ратуре 2 ч и затем снова охладить на воздухе [45]. При охлажде¬
нии с большей скоростью, например за 1,5 ч от 870 до 500° С,
образование перлита прерывается и из остаточного аустенита
получается около 45% бейнита и некоторое количество мартен¬
сита (ф. 431/6).
Структуры, которые образуются при дальнейшем увеличе¬
нии скорости охлаждения, представлены на микрофотографиях
434/1-3.
В соответствии с термокинетической диаграммой (см. рис. 65)
на микрофотографии 434/1 перлит отсутствует, на микрофотогра¬
фии 434/2 отсутствует доэвтектоидный феррит и имеется только
бейнит, на микрофотографии 434/3 виден бейнит и мартенсит.
На микрофотографиях 432 и 433/1 показана микроструктура
после закалки и отпуска для упрочнения сердцевины по произ¬
водственным режимам (сталь № 185).
Сравнение микрофотографий 432/1 и 432/3 показывает, что
после двойной закалки (сначала с 870° С для сердцевины, а затем
с 810° С для цементованного слоя) образуется мартенсит с более
мелким зерном, чем после одинарной закалки от 870° С. Отпуск
при 200° С вызывает укрупнение мартенситных игл (см. ф. 432/2,
4) и небольшое снижение твердости — от 443 до 433 HV. На элек¬
тронномикроскопической фотографии видны мелкие частицы,
которые особенно многочисленны в некоторых мартенситных иг¬
лах (ф. 432/5). Выделения представляют собой тонкие, плоские
иглы и очень мелкие зерна (ф. 432/6).
Методом электронной дифракции установлено, что при от¬
пуске выделяется цементит. После закалки в соляной ванне при
200° С с выдержкой в течение 2 ч (ф. 432/7) образуется мартенсит
отпуска, в котором хорошо видны выделившиеся частицы, так
как они укрупнились сильнее, чем на микрофотографии 432/6.
Эти частицы представляют собой тонкие плоские иглы цементита
(ф. 433/1), они многочисленнее и толще, чем на микрофотографии
432/6. Твердость (414 НV) здесь ниже, чем после закалки в воде
и отпуске при 200° С (433 HV) (ф. 432/4).
Изменения в микроструктуре,
вызываемые науглероживанием
Чтобы изучить микроструктуру после цементации до различ¬
ного содержания углерода, образцы, представляющие собой
прутки диаметром 3 мм и пластины толщиной 3 мм, подвергались
газовой цементации в производственных условиях при 920° С и
охлаждались на воздухе. Как и в случае цементации хромомар¬
ганцовистой стали (№ 148, с. 23), углеродистый потенциал
газовой среды был отрегулирован так, чтобы произошло равно¬
мерное науглероживание образцов по всему сечению до содержа¬
ния углерода 0,3; 0,6 или 0,9%.
Микроструктура образцов, содержащих после цементации
0,3 и 0,6% С, представляла собой мартенсит с большим количест¬
вом темных игл (ф. 432/2, 3). Науглероживание до 0,9% С опасно,
поскольку в этом случае по границам зерен выделяются карбиды.
Матрица состоит из мартенсита в виде светлых игл и 60% оста¬
точного аустенита (ф. 433/4). Термокинетическая диаграмма для
этой стали показана на рис. 66.
Науглероженные образцы были подвергнуты аустенизации
при 830° С в течение 15 мин и охлаждены до 500° С за 1300, 480 и
47 сек. Структура после такой обработки представлена на микро¬
фотографиях 434/4—12.
Стали, науглероженные до 0,3 и 0,6% С
Науглероживание уменьшает критическую скорость охлаж¬
дения. В образце, науглероженном до 0,3% С, мартенсит обра¬
зуется при охлаждении продолжительностью 47 сек (ф. 434/6), а
в образце, науглероженном до 0,6% С — при охлаждении про¬
должительностью 470 сек. (ф. 434/8). Микроструктура образца
с 0,3% С, охлажденного до 500° С за 1250 сек (ф. 434/4), состоит
из бейнита и мартенсита, в то время как микроструктура образца
с 0,6% С (ф. 434/7), содержит еще и некоторое количество перлита.
Сталь, науглероженная до 0,9% С
Цементация до такого содержания углерода редко встре¬
чается на практике, однако микроструктура науглероженной до
0,9% С стали после различных режимов термической обработки
имеет столь необычный вид, что ее интересно рассмотреть. После
науглероживания структура состоит из цементита по границам
зерен, светлых игл мартенсита и значительного количества оста¬
точного аустенита. Эта исходная микроструктура в значительной
степени определяет микроструктуру после повторной аустени¬
зации.
На рис. 66 представлена термокинетическая диаграмма для
стали № 184 после науглероживания до 0,9% С. Охлаждение
проводилось с теми же скоростями, как в случае образцов, на-
углероженных до содержания 0,3 и 0,6% С. Микроструктуры
образцов с 0,9% С представлены на микрофотографиях 434/10—
12. При охлаждении от 830 до 500° С за 1300 сек превращение про¬
исходило почти полностью в перлитной области. На микрофото¬
графии 434/10 видно лишь небольшое количество остаточного
аустенита и мартенсита. Участки тонкопластинчатого перлита
содержат темные иглы, внутри которых имеются мелкие зерна
карбидов; это четко проявляется на снимке реплики (ф. 433/6).
Дальнейшее рассмотрение особенностей превращения в этой
стали позволяет сделать заключение, что темные иглы на микро-
6*
фотографии 434/10 являются не бейнитом, как предполагалось,
а зернистым перлитом, который образовался (микрофотография
433/4) из неполностью аустенизированной исходной мартенситной
структуры.
Количество перлита снижается с увеличением скорости ох¬
лаждения — это заметно по уменьшению числа отдельных тем¬
ных участков на микрофотографии 434/11. При продолжитель¬
ности охлаждения 47 сек (ф. 434/12) 1Терлит не образуется (см.
рис. 66). Микроструктура состоит из светлого мартенсита с оста¬
точным аустенитом и крупных темных игл, в состав которых вхо¬
дят мелкокристаллический мартенсит и зерна карбида (ф. 435/1).
Темные иглы соответствуют мартенситным иглам исходного со¬
стояния (ф. 433/4). При нагреве до температуры аустенизации
первым из исходного мартенсита выделяется цементит. Этот
цементит частично сохраняется во время аустенизации. Карбид
окрашивается при травлении в реактиве Мураками [38.2 J, а
при определенных условиях — и в пикрате натрия [33.1].
Это означает, что он представляет собой цементит, содержащий
хром (ф. 435/2) — этого и следовало ожидать согласно диаграмме
Врепя
пин
Рис. 66. Термокинетическая диаграмма превращения стали
№ 184 после науглероживания до 0,9% С. Аустенизация при
830° С в течение 15 мин. Исходная структура: остаточный
аустенит, мартенсит, карбиды (ф. 433/4)
железо—хром—углерод (см. рис. 32) при содержании хрома
около 2% и углерода 0,9%. В то же время в перлите стали с
0,16% С и 2% Сг, не подвергавшейся науглероживанию, нахо¬
дится карбид (Сг, Fe)7C3.
Необычная структура на микрофотографиях 434/10—12
объясняется своеобразным поведением остаточного аустенита
стали, науглероженной до 0,9% С (ф. 433/4). Дело в том, что
аустенит не распадается при нагреве до 830° С.
На микрофотографии 435/3 показана структура образца,
закаленного с температуры несколько ниже ACv Иглы исходного
(см. ф. 433/4) мартенсита распались на феррит и мелкие частицы
цементита и после травления имеют темный цвет. Аустенит еще
присутствует. При охлаждении образуется немного новых мар¬
тенситных игл (светлых). Образование мартенсита происходит
не только на поверхности микрошлифа. При медленном охлажде¬
нии от температуры 830° С из аустенита возникает перлит
(ф. 434/10); при достаточно высокой скорости охлаждения пер¬
лит не образуется, а появляются новые иглы мартенсита (ф. 434/12;
435/1). После отпуска при 200° С (ф. 435/4) травление придает
этим новым мартенситным иглам темную окраску. Добиться почти
полного исчезновения остаточного аустенита можно только путем
повторного нагрева до температуры аустенизации (ф. 435/5).
Чтобы получить игольчатый мартенсит и зернистый карбид,
необходимо эту сильно науглероженную и закаленную сталь
нагреть до такой температуры, чтобы эвтектоидный цементит
полностью растворился. В процессе медленного охлаждения до
630° С и выдержки в течение 2 ч при этой температуре образуется
перлит и тонкая сетка цементита по границам зерна (ф. 435/6).
Точно такая же микроструктура может быть получена непосред¬
ственно после науглероживания при контролируемом охлажде¬
нии. Во время последующего нагрева до температуры закалки
830° С происходит сфероидизация как перлитного, так и зерно¬
граничного цементита. Мелкоигольчатый мартенсит, содержащий
зернистый карбид, образуется при закалке (ф. 435/7, 8).
Рекомендуются следующие температуры закалки и цемента¬
ции этой хромоникелевой стали [45].
43
Закалка1 с 820—830° С в масле для определения твер¬
дости в сердцевине.
Цементация при 850—930° С. Температура цемента¬
ции зависит от требуемого содержания углерода в стали и глу¬
бины цементации. Охлаждение производится или в цементацион¬
ном ящике, или на воздухе. Эксперименты показывают, что при
большом сечении образцов или большой глубине цементации
при охлаждении в цементационном ящике могут появиться тре¬
щины [45]. Образования этих трещин можно избежать путем
непосредственной закалки после цементации, ступенчатым ох¬
лаждением с температуры цементации в соляной ванне с темпера¬
турой 580—680° С или закалкой в горячей среде при 180—250° С.
Закалка сердцевины с 840—870° С в масле, воде
(ф. 432/1, 2) или в соляной ванне с температурой 200—300° С
(ф. 432/7; 433/1).
Закалка цементованного слояс 800—820° С
в масле или воде (ф. 434/6—9) или закалка в горячей среде при
180—250° С.
Отпуск при 175—200° С.
Хромоникелевая сталь с 0,5% С и 3,25% Ni
Во многих случаях эту хромоникелевую сталь применяют
в качестве инструментальной для холодной обработки [40].
Микроструктура стали № 186, содержащей значительно меньше
хрома, представлена на микрофотографиях 436/1—6. Сталь полу¬
чена в виде квадратных прутков размером 28Х 28 мм с пределом
прочности после отпуска 64 кГ/мм2 (628 Мн/м2). Микрострук¬
тура представляет собой очень крупнопластинчатый перлит (ф.
436/1), цементит которого содержит хром и никель.
Диаграмма изотермического превращения представлена на
рис. 67 [49]. Температура ЛС1 = 717°С, М„ = 247° С. Как
перлитное, так и бейнитное превращения имеют значительные
инкубационные периоды, но последний меньше, чем первый.
Между областями перлитного и бейнитного превращений имеется
область метастабильного аустенита.
Сталь имеет эвтектоидный состав. Крупные исходные частицы
цементита во время аустенизации полностью не растворяются
(ф. 436/1), после медленного охлаждения в перлите выявляются
зернистые карбиды (ф. 436/3). Ликвация в стали приводит к обра¬
зованию неоднородного перлита: наряду с участками крупно¬
зернистого перлита имеются участки мелкозернистого перлита
(ф. 436/2 и 3).
В производственных условиях рекомендуются следующие
режимы термической обработки [40].
Отжиг на зернистый перлит при 610—650° С, в резуль¬
тате которого образуется микроструктура, подобная представ¬
ленной на микрофотографии 436/1.
Закалкас 840—870° С в масле или на воздухе. На микро¬
фотографии 436/4 показана микроструктура после закалки в масле
— мартенсит, состоящий из темных и светлых игл.
Отпуске интервале температур от 100 до 400° С в зави¬
симости от назначения детали. После отпуска при 200°С (ф. 436/5)
Соответствует немецкому cBlindhSrten» tflpuM. ред.).
твердость уменьшается от исходного значения 763 HV (непосред¬
ственно после закалки в масле) до 635 HV. Наличие темных участ¬
ков указывает на выделение карбидов, которые невозможно уви¬
деть, поскольку они очень малы. После отпуска при 400° С твер¬
дость составляет 481 Н V. Более высокая температура отпуска
вызывает коагуляцию выделившихся карбидов, поэтому они
выявляются в оптическом микроскопе (ф. 436/6).
Сталь № 187
Легирование никелем придает высокохромистой стали устой¬
чивость против коррозии. При достаточно высокой температуре
в такой стали образуется карбид хрома Ме2зСв-
На микрофотографиях 436/7 и 8 показана микроструктура
стали № 187 после закалки в масле с 1030° С и отпуска при 670° С
в течение 2 ч. В улучшенной микроструктуре карбиды в основном
выделились по границам исходных аустенитных зерен. При
1050° С сплав находится на границе двухфазной области (аусте¬
нит + феррит), поэтому при небольшом уменьшении содержа¬
ния углерода в микроструктуре может появиться феррит (см.
рис. 45).
В производственных условиях обычно используется следую¬
щий режим термической обработки [46]:
Закалка от 1000—1050° С в масле.
Отпуск при 650—720° С, охлаждение на воздухе.
Аустенитные хромоникелевые стали
Аустенитные хромоникелевые стали обладают высокой кор¬
розионной стойкостью как при комнатной, так и при повышен¬
ных температурах. Обычно они имеют высокую вязкость, которая
сохраняется при низких температурах. Многие стали, исполь¬
зуемые в химической промышленности, разработаны на основе
классической хромоникелевой стали с 18% Сг и 8% Ni. Корро¬
зионная стойкость в кислотах, не содержащих кислорода, может
быть повышена легированием медью и молибденом. В сталях,
обладающих прочностью при высокой температуре и в основном
используемых для деталей тепловых установок, содержится
16% Сг и 13% Ni. Чтобы повысить устойчивость этих сталей
против ползучести, их легируют кобальтом, молибденом, воль¬
фрамом, титаном, ниобием, танталом, ванадием, азотом и бором.
При легировании кремнием, алюминием, а также при увеличении
содержания хрома повышается окалиностойкость теплоустойчи¬
вых сталей. При дальнейшем увеличении содержания никеля
повышается жаропрочность за счет более высокой стабильности
аустенита. В этой группе хромоникелевых сталей заслуживает
внимания сталь с 25% Сг и 20% Ni (сталь № 196, ф. 444/3, 4).
Характерной особенностью микроструктуры аустенита в хро¬
моникелевых сталях для штампов горячей штамповки является
наличие двойников (ф. 437/3), которые в литом состоянии обычно
не обнаруживаются (ф. 437/1). Двойники появляются после
деформации и рекристаллизации, а иногда и при охлаждении
отливки в результате возникновения термических напряжений.
В полностью аустенитном состоянии хромоникелевые стали
проявляют максимальную коррозионную стойкость и вязкость.
Вследствие высокого содержания хрома небольшое количество
углерода может привести к выделению по границам зерен кар¬
бида хрома Мег3Св, особенно при медленном охлаждении и после
повторного нагрева в интервале температур 450—800° С. Очень
длительный повторный нагрев также способствует выделению
частиц внутри зерен. Наряду с появлением карбида на границах
аустенитного зерна в результате кратковременного нагрева,
например, при сварке, обычно происходит местное понижение
содержания хрома, что может вызвать склонность стали к меж¬
кристалл итной коррозии
Диаграмма на рис. 68 [76] показывает, что содержание хрома
(прямая У), одинаковое для аустенита в целом, падает (кривая 2)
у границ зерен вследствие выделения карбида Л1е23Св, содержа¬
щего 60% Сг. Повторный нагрев до достаточно высокой темпе-
рту ры предотвращает это явление, так как активизирует диффу¬
зию. Из-за уменьшения содержания хрома может возникнуть
местная коррозия. С увеличением продолжительности отжига
выделение карбида (кривая 5) происходит во все более широкой
области и таким образом расширяется зона, где уменьшается со¬
держание хрома. К окончанию выделения карбида определенное
количество хрома диффундирует к границам зерен, поэтому со¬
держание хрома не становится ниже критического (кривая 4).
Если сталь вновь нагревается до достаточно высокой температуры
и в течение достаточно длительного времени, то несмотря на вы¬
деление карбида хрома, коррозия по границам зерен больше не
наблюдается.
44
Выделение карбида хрома начинается после повторного на¬
грева в течение 100 ч при 600° С. В оптическом микроскопе выде^
лившийся карбид обнаруживается в виде частиц по границам
аустенитных зерен (ф. 437/4, 5; 438/3; 440/6). Иногда выделения
видны на границах двойников, преимущественно по некогерент¬
ным поверхностям раздела (ф. 437/6). Карбид Ме2зС« в большин¬
стве случаев образуется в виде прямоугольных или треугольных
частиц (ф. 437/7 и 440/8).
Понижение содержания хрома по границам зерен вследствие
выделения карбида хрома Ме23Св можно наблюдать в оптическом
микроскопе при травлении микрошлифа в 4%-ном растворе
пикриновой кислоты, в которую добавляется несколько капель
соляной кислоты [3.3]. Этот раствор воздействует на границы
зерен с выделившимися частицами (ф. 441/5; 442/2), в то время как
аустенит, свободный от выделений карбида, не травится даже
после длительной выдержки.
Чтобы предотвратить межкристаллитную коррозию, сталь
легируют ниобием, танталом или титаном. Эти металлы образуют
Рис. 68. Влияние содержания хрома в аустените на
карбидообразование вблизи границы зерна и на рас¬
пределение хрома в теле зерна:
— минимальное содержание хрома,
обеспечивающее коррозионную стойкость
устойчивые карбиды, поэтому карбиды хрома не выделяются при
кратковременном нагреве, в частности при сварке. Такие стали
называют стабилизированными. Стабилизированные стали ус¬
пешно применяют в промышленности для многих целей. Ниобий
и титан имеют высокое сродство не только к углероду, но и к
азоту. Следовательно, возможно, что ниобий и титан образуют
не только карбиды MeС с кубической решеткой, о чем упоминалось
выше, но также нитриды с изоморфной структурой. Поэтому при
стабилизации стали необходимо принимать во внимание влияние
обоих элементов: и углерода, и азота.
Карбиды ниобия, тантала и титана имеют определенную
растворимость в аустените, которая с повышением температуры
увеличивается. После выдержки в однофазной области при
1050° С в течение 1 ч в аустените стали, стабилизированной нио¬
бием, растворяется около 0,2% Ti или 0,14% Nb [78, 79]. Это
количество легирующих элементов остается в растворе после
охлаждения, обычно применяемого в производственных условиях.
Таким образом, углерод, растворенный при высокой температуре,
может выделиться в виде карбида MeС или Ме^С^.
Опасность уменьшения устойчивости к межкристаллитной
коррозии из-за высокой температуры нагрева в однофазной
области устраняется стабилизирующим отжигом при 850—950° С
в течение 2—4 ч. Мелкие зерна карбидов или нитридов титана и
ниобия, которые не растворились при нагреве в однофазной об¬
ласти обычно распределяются в аустените неравномерно (ф. 438/2;
440/3, 4).
Частицы Me С и MeN, выделяющиеся в закаленной структуре
при повторном нагреве до 500—700° С, сначала очень малы.
Часто они не видны даже в электронном микроскопе (438/3, 4;
440/6, 8). Скорость выделения частиц при 600° С невелика. Только
после повторного нагрева в течение 100 ч карбиды MeС можно
надежно разрешить в электронном микроскопе [77] (ф. 438/4;
439/1; 443/3). В большинстве случаев они проявляются в виде
почти квадратных пластин (ф. 438/7). На микрофотографии 438/4
частицы TiC имеют размер около 100 А. После длительного по¬
вторного нагрева размеры частиц увеличиваются, поэтому их
можно рассмотреть в оптическом микроскопе (ф. 438/6, 7).
Под электронным микроскопом в аустенитной структуре
этих сталей видна сетка светлых и темных участков, которые по¬
являются сразу же после обработки на твердый раствор (ф. 440/4,
5). Сетка однородна в пределах одного зерна или двойника.
Она выявляется более четко после начала выделения карбида
MeС. Первые частицы карбида МеС возникают в темных, сильно
протравившихся участках, в то время как в светлых участках
выделившиеся частицы не обнаруживаются (ф. 438/4; 439/1;
443/3).
После длительного повторного нагрева под напряжением
карбиды MeС очень часто образуют цепочки в темных участках
аустенитных зерен (ф. 439/2, 4; 443/4). Эти цепочки видны только
в том случае, если они расположены в плоскости шлифа. Часто
они обнаруживаются на границах аустенитных зерен или вокруг
частиц остаточного карбида МеС и наблюдаются во всех сталях
после кратковременных испытаний при повышенных температу¬
рах. Вероятно, карбиды образуют цепочки вдоль дислокаций,
присутствующих в аустенитном зерне. Это следует из подобия
расположения карбидных цепочек и дислокаций.
На микрофотографии 439/3 (тонкая фольга) видны дислокации
в аустенитном зерне, не содержащем выделившихся частиц
(после охлаждения на воздухе с 1100° С). Светлые и темные уча¬
стки представляют собой аустенитные зерна и двойники. Кон¬
траст является следствием дифракции и интерференции электро¬
нов, которыми просвечивается образец. Узкая полоска между зер¬
ном аустенита и его двойником — это косое сечение граничной
поверхности. Тонкие линии в более светлом аустенитном зерне
представляют собой дислокации.
При температуре выше 500° С может выделиться а-фаза.
Она образуется очень медленно и при 600° С надежно выявляется
только после повторного нагрева в течение нескольких сот
часов. Выделение a-фазы ускоряется приложением растягиваю¬
щей нагрузки или предварительной холодной деформацией [77].
В этих хромоникелевых сталях a-фаза представляет собой
твердый раствор хрома в железе ~4о% Сг с тетрагональной
решеткой. Растворимость углерода в нем небольшая и состав¬
ляет, согласно [80], менее 0,016 при 600° С. В a-фазе раство¬
ряются кремний, марганец, никель и молибден. Титан, ниобий
или ванадий не предотвращают выделения a-фазы. Образование
ее сопровождается уменьшением объема. При повторном на¬
греве до температур выше 800° С a-фаза снова растворяется
в аустените. Вследствие твердости и хрупкости этой фазы ее
выделение ухудшает свойства стали.
Образованию a-фазы обычно предшествует выделение кар¬
бида Ме2зСв, богатого хромом. Возможно, что Ме^Св является
промежуточной фазой по отношению к a-фазе, которая также
обогащена хромом.
Микроструктура аустенитных сталей, содержащих титан
и ниобий, также изменяется из-за выделения частиц при дли¬
тельных повторных нагревах. Выделение a-фазы ускоряется
под действием напряжений. Таким же образом повышение тем¬
пературы влияет на образование a-фазы (ср. ф. 422/1 и 7).
Повторный нагрев стали № 191, стабилизированной тита¬
ном, в течение 1000 ч при 600° С часто вызывает изменения
в карбидах хрома, выделившихся по границам зерен; эти из¬
менения могут указывать на начало образования о-фазы
(ф. 438/5). Вместо крупных карбидов хрома появляется множество
мелких круглых частиц (ф. 438/4), которые окружены ните¬
видными частицами. Предполагается, что первые представляют
собой a-фазу, а вторые — карбид TiC. Если это действительно
так, то a-фаза образуется путем распада карбида хрома, причем
хром потребляется при формировании a-фазы, а углерод —
карбида TiC.
В процессе испытания на длительную прочность в течение
11 450 ч при 600° С и напряжений 12,5 /еГ/лш2 (123 Мн/м2)
частицы a-фазы выросли до такого размера, что стали разли¬
чимы в оптическом микроскопе (ф. 438/6). На этой микрофотогра¬
фии круглые частицы a-фазы видны на стыке трех зерен аусте¬
нита, они сильно травятся в растворе V2A [24.2].
Выделившиеся в аустенитном зерне частицы карбида TiC
также вырастают и становятся различимы в оптическом микро¬
скопе. После испытания продолжительностью до 3000 ч при
тех же значениях напряжения и температуры наблюдается кар¬
бид хрома Ме22Св.
Небольшие различия в содержании легирующих элемен¬
тов могут оказать значительное влияние на образование выде¬
ляющихся фаз. Например, при испытании на длительную проч¬
ность при 600° С стали № 192, содержащей 0,22% Мо и намного
больше хрома, чем сталь № 191, происходят изменения в исход¬
ной цепочке карбидов титана (ф. 439/2, 4). Мелкие карбиды ти¬
тана, выделившиеся вблизи карбидной цепочки, превращаются
в частицы, похожие на диски, и осаждаются на карбидах титана
этой цепочки. Если диски перпендикулярны плоскости шлифа,
то их сечения имеют вид небольших стержней (ф. 437/2). После
испытания в течение 5404 ч при 650° С и напряжении 9 кГ/мм2
45
(88 Мн/м2) образуются узкие ленты. Они выделяются прибли¬
зительно перпендикулярно направлению цепочки (ф. 439/6).
Карбиды располагаются в форме сетки, что видно при мень¬
ших увеличениях (ф. 439/7). Возможно, что узкие ленты —
это частицы a-фазы, длинные цепочки — это частицы TiC 177].
Выделения настолько малы, что не могут быть идентифици¬
рованы электронографически. В этих условиях и электроли¬
тически выделенном осадке карбид хрома Ме23С6 не обнару¬
живается.
В микроструктуре образца той же самой стали, испытанном
при 600° С, напряжении 12 кГ/мм2 (118 Мн/м2) и разрушив¬
шемся после 12 796 ч, обнаружена светлая составляющая, ок¬
руженная частицами a-фазы (ф. 440/1). Экстракционная реп¬
лика показала, что в этой составляющей нет выделений по гра¬
ницам зерен (ф. 440/2). Полагают, что это феррит.
Форма выделившихся частиц в стали с 18% Сг и 12% Ni*
стабилизированной ниобием с добавкой молибдена или без нее,
отличается от формы частиц в стали, стабилизированной тита¬
ном. Однако процессы выделения в основном подобны.
Очень часто в стали, содержащей молибден (№ 194) выделив¬
шиеся частицы обнаруживаются на границах зерен в виде тон¬
кой пленки. Эти пленки состоят из мелких кристаллов карбида
ниобия (ф. 441/1). В пленках видны также более крупные ча¬
стицы карбида МеазСв. При электролитическом выделении пленка
полностью сохраняет свою форму (ф. 441/3). На микрофотогра¬
фии виден лишь небольшой ее участок. Сетка находится не только
на границах зерен, но и на некогерентных двойниковых грани¬
цах в аустените (ф. 441/1). На микрофотографии 441/2 показана
пленка, которая обнаружена на границе двойника, рассеченной
под тупым углом. Наряду с карбидами ниобия в пленке встре¬
чаются карбиды МеазСв разных размеров. После испытания на
длительную прочность при 600° С пленки не видны (ф. 442/5).
Лентообразные частицы выделяются вокруг остаточных
карбидов ниобия (ф. 441/6). Эти частицы укрупняются с увели¬
чением продолжительности повторного нагрева, например
до 36 342 ч (ф. 442/6). Они наблюдаются в каждом аустенитном
зерне (ф. 442/1 и 5). Особенно крупные частицы встречаются по
границам зерен (ф. 442/5).
Кроме a-фазы, карбида или нитрида ниобия на границах
зерен после длительных испытаний часто присутствует карбид
Ме23Св. Он выявляется электролитическим травлением в ам¬
миаке [40], после которого только карбид Ме23С6 приобретает
темную окраску (ф. 437/4). При электролитическом травлении
в уксуснокислом свинце [44.2] выявляется о-фаза. Она обна¬
руживается в виде крупных частиц по границам зерен и мелких —
внутри зерна (ф. 442/3).
Травление в растворе пикриновой кислоты [3.3], содержа¬
щей немного соляной кислоты, выявляет уменьшение содержа¬
ния хрома по границам зерен — об этом можно судить по увели¬
чению их травимости (ф. 442/2). Содержание хрома уменьшается
из-за выделения карбида Ме23Св. Само аустенитное зерно не
травится, хотя оно заполнено частицами а-фазы.
При 700° С процесс распада происходит быстрее и образуются
более крупные частицы выделяющихся фаз (ф. 442/7). При этом
содержание хрома в аустенитной основе снижается настолько,
что не только границы, но и внутренние области зерен аустенита
травятся раствором пикриновой кислоты [3.3. ] с добавками соля¬
ной кислоты (ф. 444/2,8).
Все крупные частицы на микрофотографии 443/1 представ¬
ляют собой a-фазу. Остальные являются частицами карбида
хрома, они расположены по границам зерен в виде мелких
включений (ф. 443/1, 2). В этой стали a-фаза не подвергается
действию раствора [24.2], в противоположность стали № 191
(ф. 438/6).
В стали № 193 с 16% Сг и 13% Ni, стабилизированной
ниобием и не содержащей молибдена, выделяющиеся частицы
намного более мелкие, чем в стали № 194, что ясно видно при
сравнении микрофотографий 443/7 и 442/5. Выделяющиеся ча¬
стицы в зернах аустенита образуют вытянутые скопления, со¬
стоящие из отдельных частиц. В поперечном сечении они имеют
вид зерен (ф. 443/8). о-фаза была обнаружена только после испы¬
тания в течение более 30 000 ч при 600° С и напряжений 12 кГ/мм2
(118 Мн/м2) (ф. 443/5, 6) [77, 81, 82].
Несмотря на большую продолжительность испытаний не¬
которых из описанных сталей, конечные стадии процессов рас¬
пада и фазовых превращений после распада достигнуты не были.
Поэтому необходимо иметь в виду, что после более продолжи¬
тельных испытаний возможны дополнительные изменения струк¬
туры.
46
8. ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ СТАЛИ С КРЕМНИЕМ
Сталь с 25% Сг и 4% Ni
Аустенитно-ферритную хромоникелекремнистую сталь № 195
используют в тех случаях, когда требуется высокая окалино-
стойкость при температурах до 1 100° С [60]. После горячей
обработки сталь закаливают от 1000—1050° С. Микроструктура
и при температуре горячей обработки, и при комнатной темпера¬
туре содержит феррит, перлит и небольшое количество Mea3C0.
На микрофотографии 444/1 основой структуры является очень
крупнозернистый феррит, в котором распределены зерна аусте¬
нита, вытянутые в результате горячей обработки. Частицы кар¬
бида хрома, как правило, располагаются на границах между
ферритом и аустенитом (ф. 444/2).
Сталь с 25% Сг и 20% Ni
Эту аустенитную хромоникелекремнистую сталь применяют
в тех случаях, когда требуется высокая окал и ностой кость и
достаточно высокие механические свойства при температурах
до 1150° С [60].
Сталь № 196, структура которой представлена на микро¬
фотографиях 444/3 и 4, получена в виде прутков диаметром 8 мм,
закаленных от 1050° С. В аустените содержится много частиц
карбидов Ме2зСв (ф. 444/3). Карбиды, которые из-за высокого
содержания углерода (0,11%) присутствуют даже при темпера¬
туре горячей обработки, располагаются рядами. Эти карбиды,
имеющие вид зерен на микрофотографии 444/3, в действитель¬
ности являются частицами прямоугольной формы (ф. 444/4).
Глава 12
НИКЕЛЬ В СТАЛЯХ
1. НИКЕЛЕВЫЕ СТАЛИ с 2% Ni.
СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫЕ
НИКЕЛЕВЫЕ СТАЛИ с 5 и 9% Ni
Микроструктуры четырех никелевых сталей № 197—200
представлены на микрофотографиях 444—448. На рис. 69 и 70
[19] даны диаграмма изотермического превращения и термоки¬
нетическая диаграмма стали № 199 с 0,43% С и 5,0% Ni, а
на рис. 71 [83] приведена термокинетическая диаграмма стали
№ 200 с 8,7% Ni. .
В никелевых сталях образуются только цементит. Хими¬
ческий анализ карбидов, экстрагированных из стали № 199
с 0,45% С и 5,0% Ni [84], показал, что в цементите растворен
никель (табл. 6). Согласно анализам, содержание никеля в це¬
ментите после перлитного превращения при 550° С ниже, чем
после превращения при 500 и 400° С и ниже, чем в цементите
образцов, содержащих бейнит. Во всех случаях содержание
никеля в цементите меньше, чем его среднее содержание в сплаве.
Следовательно, в ферритной матрице никеля содержится больше,
чем в цементите.
ТАБЛИЦА 6. СОДЕРЖАНИЕ ЖЕЛЕЗА, НИКЕЛЯ
И МАРГАНЦА В КАРБИДАХ, ВЫДЕЛЕННЫХ
ИЗ СТАЛИ С 0,44% С; 0,24% Si; 0,27% Мп; 5,06% Ni
ПОСЛЕ АУСТЕНИЗАЦИИ ПРИ 850° С И ОТПУСКА
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ (84J
Условия превращения
Состав выделенных карбидов, %
температура,
°С
время
Fe
Мп
Ni
f
30 мин
88,0
1,5
3,5
550
8 ч
88,1
1,6
3,3
1
47,5 ч
88,9
1,69
2,34
500
30 мин
88,0
1,2
4,0
400
30 »
88,0
1,1
4,8
(
1 ч
87,0
0,9
5,6
325
8 »
87,0
0,83
5,18
1
48 »
87,7
0,8
4,5
При длительном отжиге никелевых сталей ниже ACy цемен¬
тит графитизируется. Например, в стали № 195 появление гра¬
фита наблюдалось после отжига при 575° С в течение 13 дней
(ф. 446/6, 7). Возможно, что увеличение склонности к графити-
зации обусловлено влиянием никеля.
Никель понижает температуры образования феррита и пер¬
литного превращения. Так, для стали с 0,43% С и 5,0% Ni
AC]l~ 65(г С и Ас.д — 710° С. Поэтому отжиг для коагуляции
карбидов проводится при температуре ниже 620° С. При не-
Воепя
10 W0 1000 10000
пин
Рис. 69. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 199 с 5% Ni. Я* —вырожденной перлит. Аустенизация при
850° С в течение Ю мин [19]
/ 10 100 1000 10000
Время
пин
Рис. 70. Термокинетическая диаграмма стали № 199 с 5% Ni.
Аустенизация при 850& С н течение 10 мин [19]
сколько большей температуре отжига возможно образование
аустенита, который при охлаждении превратится в мартенсит,
и сталь в результате отжига окажется упрочненной.
Для стали № 200 с содержанием никеля 8,7% при скорости
нагрева 8 град/мин ACl т 645° С (рис. 71). Согласно 183],
в стали очень близкого химического состава ACl = 530° С, од¬
нако образование аустенита может начаться и при 500° С. От¬
сюда можно заключить, что положение точки Ас± зависит либо
от скорости нагрева, либо от времени нахождения стали в ука¬
занном интервале температур. Температура ЛСз=710°С, а
М„ = 365° С. При временах охлаждении в интервале 790—
500° С, меньших, чем 150 сек, превращение у-* а начинается
ниже 500° С и не протекает до конца даже при очень медленном
охлаждении; с увеличением содержания никеля эвтектоидная
точка сдвигается к меньшим концентрациям углерода. В резуль¬
тате доэвтектоидные (по углероду) никелевые стали содержат
больше перлита, чем простые углеродистые стали с тем же со¬
держанием углерода.
Никель уменьшает критическую скорость охлаждения и
соответственно увеличивает прокаливаемость. Например, для
стали № 197 с 0,25% Си 2,11% Ni высокую прочность и удар¬
ную вязкость можно получить в сечениях диаметром 500 мм
[53]. Высокое содержание никеля способствует развитию лик¬
вации в процессе затвердевания. После горячей обработки при
некоторых скоростях охлаждения образуется полосчатая струк¬
тура. В образцах большого размера в результате ликвации микро¬
структуры поверхностного слоя и сердцевины могут сильно раз¬
личаться. В качестве примера показана микроструктура круг¬
лой кованой заготовки диаметром 200 мм из стали № 197.
После нормализации структуры отдельных полос в центре за¬
готовки различны (ф. 444/7). Полосы, обогащенные никелем,
состоят из феррита, бейнита и в основном мартенсита. В этих же
полосах сосредоточена значительная часть неметаллических
включений. В обедненных никелем полосах образуются феррит
с перлитом (ф. 445/1). Различный химический состав полос вы¬
является также и травлением в реактиве Оберхоффера [16]
(ф. 444/8, б). Обедненные никелем феррито-перлитные полосы
травятся сильнее, :ем мартенситные с большим количеством
неметаллических включений (ф. 444/8, а). В поверхностном слое
заготовки полосчатость выражена меньше (ф. 444/5) и при трав¬
лении в реактиве Оберхоффера на продольном шлифе не выяв¬
ляется (ф. 444/6). Однако наблюдается пятнистое травление
обедненных никелем областей. По-видимому, при затвердевании
в поверхностном слое формируются равноосные мелкозернистые
кристаллы, а ближе к центру — более грубая дендритная струк¬
тура, в которой ликвация развита в большей степени. Неодно¬
родность, возникающая в процессе затвердевания, после горя¬
чей обработки не устраняется и при некоторых условиях ох¬
лаждения влияет на структуры, образующиеся при у -* а-пре-
вращении.
На поперечном шлифе центральной части заготовки бога¬
тые никелем мартенситные области распределены неравномерно
между феррито-перлитными участками (ф. 445/2). После за¬
калки и отпуска различие структур центральной части, обуслов¬
ленное ликвацией, проявляется в различном характере трав¬
ления (ф. 445/3, а, б).
Усиление ликвации под влиянием никеля особенно заметно
в сталях с высокими содержаниями никеля и углерода. В стали
№ 198 с 0,21% С и 4,71% Ni после закалки и отпуска полосы,
богатые никелем и неметаллическими включениями, травятся
слабее, чем полосы с низким содержанием никеля (ф. 445/7).
В стали № 199 с 0,43% С и 5,0% Ni при нагреве для нормали¬
зации в областях, богатых никелем, превращение проходит
неполностью, в результате дальнейшего охлаждения остаточный
аустенит превращается в бейнит и мартенсит (ф. 446/1, 2).
1000
900
800
700
& 600
500
иоо
300
200
100
о
А
(
6
\
п
сен
Время
10г
105
10°
10
100
пин
1000 10000
Рис. 71. Термокннетическая диаграмма стали № 200 с 9% N1.
Аустенизация при 900° С в течение 90 мин, охлаждение на
воздухе, 790° С в течение 30 мин [83]
Изотермическое превращение при 575° С в полосах с низким
содержанием никеля протекает быстрее, чем в полосах, обога¬
щенных никелем. В последних после выдержки в течение 2 ч
выпадает только незначительное количество доэвтектоидного
феррита (ф. 446/3), в то время как в зонах, обедненных никелем
начинается формирование вырожденного перлита (ф. 446/4),
в котором имеются глобули цементита на аустенито-ферритной
границе (ф. 446/5).
47
В процессе охлаждения от 850 до 500° С в течение 16 ч пре¬
вращение протекает почти в равновесных условиях и перлит
вырождается еще в большей степени. Между ферритом и аусте¬
нитом образуются большие пластины цементита (ф. 447/2—4),
среди которых находится остаточный аустенит (ф. 447/5). Оче¬
видно, аустенит стабилизируется в результате обогащения ни¬
келем.
Сталь № 197 с 0,25% С и 2,11% Ni применяют для изго¬
товления больших кованых деталей [53]. Структура после за¬
калки и отпуска при 630° С показана на микрофотографии 445/4.
Сталь № 198 содержит 0,21% С и 4,71% Ni. Ее ударная
вязкость при —120° С равна 10 кГм/см2 (98 дж/м2). Сталь за¬
каливают с 800—830° С в воде или масле и отпускают при 580—
650° С. Микроструктуры после отпуска при 600° С показаны на
микрофотографиях 445/7, 8
Рис. 72. Влияние температуры отпуска на ударную вязкость при
—120 и —196° С для стали с 0,1% С и 9% Ni:
О — 900° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе 790° в течение
30 мин, охлаждение на воздухе; продолжительность отпуска б ч, охла¬
ждение на воздухе; испытание при —120° С. X — 900° С в течение 1 ч,
охлаждение на воздухе, 790° С в течение 30 мин, охлаждение в во¬
де, продолжительность отпуска при каждой температуре 2 ч, охла-
ждение на воздухе; испытание при —196° С
Сталь № 200 с 9% Ni имеет высокую ударную вязкость
вплоть до —196° С (жидкий азот). При более низких температу¬
рах лучшей вязкостью обладают только хромоникелевые аусте¬
нитные стали. Сталь находит широкое применение в низко¬
температурных установках.
Для работы в этих условиях изделия из никелевой стали
нормализуют при 900° С (ф. 448/1). В результате получается
грубозернистая мартенситная структура, для измельчения ко¬
торой применяют повторную аустенизацию при 790° С. Сталь
охлаждают или в воде (ф. 448/2), или на воздухе. В последнем
случае из-за высокой температуры М„ в мартенситных иглах,
образующихся в начале превращения, выпадают мелкодисперс¬
ные карбиды. После закалки сталь отпускают при 565—580° С
в течение нескольких часов. В процессе нагрева до температуры
отпуска мартенсит распадается полностью. Выделение проис¬
ходит как в объеме, так и на границах мартенситных игл и
первичных аустенитных зерен (ф. 448/3, 4). Как было отмечено,
первые участки аустенита образуются вблизи цементитных ча¬
стиц в процессе отпуска при температуре около 500° С (ф. 448/4).
С повышением температуры аустенитные области растут и коли-
ТАБЛИЦА 7. СОДЕРЖАНИЕ ОСТАТОЧНОГО
АУСТЕНИТА И УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ СТАЛИ М 200
С 0,09% С И 8,7% N1 ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫХ
РЕЖИМОВ ОТПУСКА
Номер
микрофото¬
графии
Темпера¬
тура
отпуска,
°С *
Твер¬
дость
HV
Количество
остаточного
аустенита,
%
Ударная
вязкость при
— 196° С
после отпу¬
ска
" %
о §7
С * 1
V
!
448/3,4
500
284
1
1
1,9
18,6
448/5,6
565
270
1—2
1—2
6,6
64,7
448/7,8
600
260
~5
11,5
112,7
• Закалка с 790° С в воде; продолжительность отпуска 2 ч.
чество их увеличивается (ф. 448/6). После отпуска при 600° С
значительная доля цементита переходит в аустенит (ф. 448/7, 8).
Аустенит образует удлиненные участки на зубчатых гра¬
ницах ферритного зерна в местах, где ранее присутствовали
цементитные частицы. В табл. 7 показано количество аустенита,
определенное рентгеноструктурным методом. Результаты ана¬
лиза этим методом находятся н полном согласии с микрострук-
турными данными: наибольшее количество аустенита (10%)
содержат образцы после отпуска при 600° С.
Из эксплуатационных свойств этой стали наиболее важна
ударная вязкость при —196° С. Наилучшие свойства получаются
после отпуска в интервале температур 550—600° С (рис. 72).
В табл. 7 даются значения ударной вязкости стали после от¬
пуска при 500, 565 и 600° С. В процессе охлаждения до —196° С
часть остаточного аустенита превращается в мартенсит.
Согласно [83], благотворное влияние никеля связано в ос¬
новном с его растворением в феррите. Присутствие аустенитных
и мартенситных областей в ферритной матрице не ухудшает
вязкости при —196° С. Только в том случае, когда аустенит при¬
сутствует в виде больших поликристаллических областей, удар¬
ная вязкость падает. Очень низкая ударная вязкость образцов,
отпущенных при 500° С, обусловлена выделением карбида на
границах первичных зерен аустенита.
2. НИКЕЛЬХРОМОМОЛИБДЕНОВЫЕ СТАЛИ
Сталь № 201
На микрофотографиях 449 показаны структуры никель-
хромомолибденовой стали № 201 после закалки и отпуска, по
производственным режимам. Эту сталь применяют для изготов¬
ления больших поковок, так как она обладает высокими проч¬
ностными свойствами в сечениях диаметром до 500 мм [53].
Сталь была прокована в прутки диаметром 30 мм. При ох¬
лаждении с температуры ковки превращение не протекает пол¬
ностью в перлитной области и из непревращенного аустенита
образуется бейнит (ф. 449/1). Ликвация проявляется в виде по¬
лос с различной структурой: после образования некоторого ко¬
личества феррита полосы с низким содержанием легирующих
элементов превращаются преимущественно в перлит, в то время
как в полосах, обогащенных легирующими элементами, форми¬
руется бейнит. Даже без точного знания диаграммы изотерми¬
ческого превращения ясно, что в сталях такого состава перлит¬
ная реакция замедляется в большей степени, чем бейнитная.
Прокаливаемость увеличивается и после закалки и отпуска вы¬
сокие механические свойства получаются по всему сечению.
Рекомендуются следующие режимы термической обработки
в производственных условиях [43].
Нормализация при 850—880° С. В сечениях диа¬
метром до 30 мм получается смешанная структура, состоящая
из феррита, перлита и бейнита. Количество бейнита и перлита
зависит от скорости охлаждения и размеров деталей (ф. 449/1 и 2).
60
ЬО ^
го ^
050 500 550 000 650 700
Теппература°с
Рис. 73. Влияние температуры
отпуска на механические свой¬
ства стали № 201. Средние зна¬
чения для сечения диаметром
60 мм:
/ — удлинение поперечного се¬
чения; 2—сужение поперечного
сечения; 3 — предел текучести;
4 — предел прочности
Отжиг на зернистый перлит при 650—700° С,
В результате отжига происходит сфероидизация перлитного
и бейнитного цементита и твердость снижается (ф. 449/3 и 4).
Закалка с 820—840° С в воде или с 830—850° С в масле.
Структура состоит из мартенсита (ф. 449/5 и 6).
48
Отпуск при 530—670° С. Структура после отпуска при
600° С показана на микрофотографиях 449/7 и 8. При высоких
температурах отпуска образуются большие частицы цементита;
после отпуска при температуре примерно 530° С выпадают более
мелкие карбиды. Прочность уменьшается по мере роста размеров
частиц (рис. 73) [43]. Оптимальные механические свойства можно
получить правильным подбором температуры отпуска.
Сталь № 202
Структуры этой никельхромомолибденовой стали после
различных термических обработок показаны на микрофотогра¬
фиях 450—452. Сталь № 202 была выплавлена в основной мар¬
теновской печи и прокована в прутки диаметром 30 мм.
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма показаны на рис. 74 и 75 [19]. Температура
ACl = 740° С, АСз = 775° Си Мн= 350° С. Критическое время
охлаждения между 850 и 500° С равно 30 сек. Превращение в пер-
Рис. 74. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 202. Аустенизация при 850° С и течение 5 мин [19]
пин < 1 •—
/ 10 100
Время »
Рис. 75. Термокинетическая диаграмма стали jsfe 202. Аусте¬
низация при 850° С в течение 10шмин [19]
при 590° С, отличается от нормального глобулярной формой
цементита (ф. 450/4). На границе между перлитным ферритом
и мартенситом имеется тонкая, светлая прослойка. Очевидно,
это непревращенный аустенит, стабилизированный углеродом
и легирующими элементами.
На снимках экстракционных реплик видно, что карбидные
частицы представляют собой пластины неправильной формы
(ф. 450/5). В некоторых сечениях эти частицы кажутся глобуляр¬
ными из-за медленного травления. Состав этих карбидов соот¬
ветствует Ме2 эСв-
Между областями перлитного и бейнитного превращений
имеется область метастабильного аустенита (см. рис. 74). Бей-
нитное превращение также не заканчивается даже после очень
длительной выдержки (ф. 450/6). Структура на микрофотогра¬
фии 450/7 образовалась в результате превращения ниже точки МИ.
В начале появился мартенсит, который при дальнейшей выдержке
распался, а затем сформировался бейнит. На микрофотографиях
трудно различить эти две структурные составляющие.
Для завершения перлитного превращения необходимо не¬
прерывное охлаждение с очень малой скоростью; например,
структуры, представленные на микрофотографиях 450/8 и 451/1,
получены в результате охлаждения от 850 до 500° С в течение
19 ч. Если в том же температурном интервале проводить охлаж¬
дение в течение 9 ч, то образуется феррит и немного перлита, и
превращение заканчивается в бейнитной области, остается
только 1% аустенита, который затем превращается в мартенсит
(ф. 451/2).
Травление в пикрате натрия [33.1] и в реактиве Мураками
[38.2] позволяет различить карбиды перлита и бейнита. При 50° С
за 10 мин в пикрате натрия протравливаются только карбид
бейнита с меньшим содержанием хрома (ф. 451/4). Карбиды
перлита с более высоким содержанием хрома, по-видимому,
типа Ме2эСй травятся только после 3 мин выдержки при 50° С
в реактиве Мураками (ф. 451/3). На микрофотографиях 451/5, 6
показаны структуры, полученные при больших скоростях ох¬
лаждения. Превращение в образце, структура которого пред¬
ставлена на микрофотографии 451/5, начинается с образования
феррита и небольшого количества тонкопластинчатого перлита,
затем продолжается в бейнитной области и заканчивается пре¬
вращением остаточного аустенита в мартенсит. В образцах, ох¬
лажденных еще быстрее, превращение в перлитной области за¬
держивается (ф. 451/6). Образуется только бейнит, в начале
превращения с грубой структурой, а затем по мере понижения
температуры его структура становится все более мелкодисперс¬
ной. Остаточный аустенит превращается в мартенсит. Эта струк¬
тура подобна структуре образца, охлажденного на воздухе
(ф. 451/7, 8). Такие же структуры встречаются в сердцевине
крупных деталей, закаленных в масле.
Структура после охлаждения из аустенитной области на
воздухе и последующего отпуска при 550° С (ф. 452/6, 7) отли¬
чается от микроструктуры отпущенного мартенсита (ф. 452/3, 4).
Бейнитные иглы полностью пересекают первичное зерно аусте¬
нита (ф. 452/61. В этих иглах хорошо видны цементитные выде¬
ления (ф. 452/7). Между иглами имеются области (по-видимому,
вначале мартенситные), в которых цементитные выделения очень
мелки и плохо разрешаются. Эти мелкие выделения хорошо
видны при достаточно больших увеличениях на снимках экстрак¬
ционных реплик вместе с крупными выделениями на границах
зерен ферритной матрицы и в первичном бейните (ф. 452/8).
После закалки в воде или масле образуется мартенсит (ф. 452/1,
2). В результате нагрева образцов, закаленных при 550° С,
получается обычный мартенсит отпуска. Игольчатая структура
мартенсита сохраняется и выявляется некоторое количество
светлых игл (ф. 452/3). С помощью оптического микроскопа
цементитные выделения в этих иглах не разрешаются (ф. 452/4)
за исключением более крупных частиц на границах игл. На сним¬
ках экстракционных реплик п объеме игл первичного мартен¬
сита видны мелкие дендритные выделения, в то время как на
границах игл выделения крупнее (ф. 452/5).
литной области и образование доэвтектоидного феррита задержи¬
ваются в большей степени, чем бейнитное превращение и поэтому
прокаливаемость этой стали высока. Хорошие прочностные свой¬
ства могут быть получены в сечениях диаметром 500 мм. Сталь
обладает также хорошей жаропрочностью [53].
Полностью перлитное превращение происходит только в ре¬
зультате длительной изотермической выдержки при температуре
667° С, при которой скорость превращения максимальна
(ф. 450/1 и 2). Микроструктура состоит из феррита с зерногра¬
ничными выделениями и перлита. При более высоких или более
низких температурах превращение не заканчивается в перлит¬
ной области даже за 10 ч (ф. 450/3). Перлит, который образуется
7 Металлография железа, том II
Сталь № 203
На микрофотографиях 453—457 показана структура никель¬
хромомолибденовой инструментальной стали, полученная после
различных термических обработок. Эту сталь используют для
работы при низких температурах. Сталь была выплавлена в ос¬
новной мартеновской печи, откована на квадрат 20X20 мм и
отожжена для сфероидизации карбидов (ф. 453/2). Частичная
игольчатость указывает на то, что исходная структура состояла
из перлита и бейнита. После отжига в интервале 610—650° С
карбиды перлита и бейнита сфероидизировались. Полосчатость,
49
обусловленная сегрегацией углерода на микрофотографии 453/1, а
не наблюдается, однако проявляется после травления в реактиве
Оберхоффера [16] (ф. 453/1, б). Светлые полосы соответствуют
обедненным, а темные — обогащенным легирующими элемен¬
тами областям.
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма показаны на рис. 76 и 77 [19]. Область AClb —
АСи находится в интервале 688—750° С. Сталь имеет заэвтек-
тоидный состав. После аустенизации при 860° С Ми — 270° С.
а после аустенизации при 950° С точка Л4Н понижается до 265° С*
1000
900
800
^ 700
g600
I
1 500
I
I т
а
4 500
200
100
А+П
ш
%е
Ас,ь с;
_ш.
сел
Врепя
W2
1000
10000
Рис. 76. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 203. Аустенизация при 860° С в течение 15 мин [19]
Врепя
Рис. 77. Термокинетическая диаграмма стали № 203.
Аустенизация при 860° С в течение 15 мин [19]
Эти изменения обусловлены дополнительным растворением
остаточных карбидов при повышении температуры.
При изотермической выдержке перлитная и бейнитная реак¬
ции задерживаются до 6000 и 200 сек, а при непрерывном ох¬
лаждении — до 50 000 и 4000 сек соответственно. Критическое
время охлаждения в интервале превращения равно 1600 сек.
Детали диаметром 500 мм могут быть прокалены насквозь.
В интервале 460—500° С между перлитным и бейнитным
областями аустенит настолько устойчив, что не распадается
даже после очень длительной выдержки (см. рис. 76). Аустенит
устойчив также при температурах несколько выше Мн, однако
в меньшей степени, чем при 460—500° С. Так как сталь заэвтек-
тоидная, в процессе аустенизации при 860° С растворяются не
все карбиды. В закаленных образцах видны маленькие частички
этих карбидов, распределенные в мартенситной матрице не¬
равномерно (ф. 454/7, 8).
При очень медленном превращении в перлитной области
образуется вырожденный перлит в результате выделения пер¬
литного цементита на нерастворившихся карбидах. Микрострук¬
тура подобна структуре зернистого перлита с некоторым коли¬
чеством цементитных пластин (ф. 453/4). На микрофотографии
453/7 показана структура, полученная в процессе выдержки при
50
температуре ниже Мв, Вначале образуется мартенсит, который
распадается после выдержки при данной температуре; превра¬
щение остального аустенита протекает по бейнитному механизму.
Бейниту соответствуют иглы с более крупными выделениями.
Даже при очень медленном охлаждении до 500° С — в те¬
чение 54 ч — превращение не заканчивается в перлитной об¬
ласти и образуются бейнит и мартенсит (ф. 453/8). Перлит в ос¬
новном зернистый и только та часть, которая формируется по¬
следней при более низких температурах, имеет пластинчатое
строение.
На микрофотографии 454/1 показана структура после бо¬
лее быстрого охлаждения до 500° С — в течение 27 ч. Образуется
очень малое количество зернистого перлита, окруженного бей-
нитом. Цементит бейнита и цементит перлита травятся различно
в реактиве Мураками [38.2] и пикрате натрия [33.1]. Цементит
бейнита содержит меньше хрома и в пикрате натрия окраши¬
вается в темный цвет (ф. 454/3), в то время как карбиды перлита,
которые расположены между бейнитными областями, не тра¬
вятся. Однако в реактиве Мураками карбиды перлита темнеют
(ф. 454/2). Очевидно, в них содержится больше хрома.
Неоднородность структуры на микрофотографии 454/4
обусловлена ликвацией легирующих элементов в процессе за¬
твердевания. В участках, обедненных легирующими элементами,
образуется бейнит, а в обогащенных — только мартенсит.
На микрофотографии 454/5, а темная составляющая структуры
соответствует бейниту, а светлая — мартенситу. В реактиве
Оберхоффера [16] бейнит окрашивается в темный цвет, а мар¬
тенсит практически не травится (ф. 454/5, б). На снимке реплики
образца с мартенситной структурой, полученной закалкой в масле,
границы первичных зерен аустенита выявляются в виде светлой
сетки (ф. 454/8). Предполагается, что сетка состоит из аустенита.
Согласно рентегонографическим исследованиям, в структуре
содержится 5—10% остаточного аустенита. Светлая сетка видна
также на снимке реплики охлажденного на воздухе образца
(ф. 456/4) наряду с мелкодисперсным бейнитом и мартенситом
(ф. 456/3); и в этом образце обнаружено 5—10% остаточного
аустенита. После отпуска при 200° С светлая сетка наблюдается
на снимках реплик образца, закаленного в масле (ф. 455/3),
и образца, охлажденного на воздухе (ф. 457/1). В обоих случаях
количество остаточного аустенита одинаково. Остаточный аусте¬
нит исчезает в результате отпуска при 300—400° С. На снимке
реплики вместо сетки на границе первичных зерен аустенита
наблюдаются карбидные выделения (ф. 455/6; 457/3).
Карбидные выделения в отпущенных структурах выглядят
как короткие стержни (ф. 455/3, 6; 457/1, 3), что обусловлено
сравнительно медленным травлением. Об истинной форме ча¬
стиц можно судить по снимкам экстракционных реплик (ф. 456/1,
2; 457/2, 4). После отпуска при 200° С выделяется в основном
е-карбид. (ф. 456/1); в образцах, охлажденных на воздухе, после
отпуска при 200° С наряду с е-карбидом присутствует бейнитный
цементит (ф. 457/2). В результате отпуска при 400° С выделяются
более крупные цементитные частицы (ф. 456/2; 457/4).
Производственные режимы термической обработки выби¬
раются в соответствии с диаграммами превращений (см. рис. 76
и 77) [40].
Отжиг на зернистый перлит между 610 и 650° С. Этот
температурный интервал находится ниже AClb• При охлаждении
на воздухе после горячей деформации в структуре имеются бей¬
нит и мартенсит (ф. 456/3). Следовательно, без отжига на зерни¬
стый перлит последующая механическая обработка стали не¬
возможна. Сравнительно низкотемпературный отжиг обусловлен
тем, что Ас1Ь — 688° С.
Закалка с 840—870° С в масле или на воздухе. Относи¬
тельно большой инкубационный период превращения (крити¬
ческое время охлаждения составляет 1600 сек) позволяет про¬
калить насквозь большие сечения. На микрофотографиях 454/
7,8 — структуры после охлаждения на воздухе.
Температуры отпуска не превышают 400° С и зависят от
требуемого уровня прочности и вязкости. Отпуск устраняет
разницу в твердости между закаленным в масле и охлажденным
на воздухе образцами; микрофотографии 455—457 позволяют
сравнить структуры этих образцов при низких температурах.
Стали с никелем, хромом и молибденом применяются для
работы как при низких, так и при умеренных температурах.
Из них изготовляют высокопрочные фильтры для волочильных
прессов [74].
3. НИКЕЛЬХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ
На микрофотографиях 458 и 459 показаны структуры жаро¬
прочной никельхромомолибденованадиевой стали № 204, noj
лученные в результате охлаждения на воздухе, закалки и от
пуска по производственным режимам. Сталь выплавлена в ос¬
новной дуговой электропечи. Слитки были откованы на квадрат
сечением 20X20 мм и отожжены для сфероидизации карбидов.
Структура, которая состоит из феррита и сфероидизированных
карбидов, представлена на микрофотографиях 458/1 и 2. Неко¬
торая игольчатость и характер распределения карбидов дают
основание предположить, что до отжига в структуре имелся бей-
нит. На рис. 78 показана диаграмма изотермического превраще¬
ния, а на рис. 79 — термокинетическая диаграмма (19]; ACl
и АСз соответственно равны 710 и 790° С. Для аустенизации
при 850° С температура М„ = 275° С. Перлитная реакция замед-
Рис. 78. Диаграмма изотермического превращения стали № 204
с 0,5% С [1]. Аустенизация при 850° С в течение 15 мин [19]
сел J 1 1 1 1—
/ 10 too WOO 70000
пин
Время
Рис. 79. Термокипетическая диаграмма стали № 204 с 0,5% С.
Аустенизация при 850° С в течение 15 мин [19]
ляется больше, чем бейнитная. Критическое время охлаждения
составляет 180 сек. Сталь обладает достаточной прокаливае-
мостью в больших сечениях. Часто закалка происходит в резуль¬
тате обдувки воздухом или охлаждения на спокойном воздухе.
После аустенизации при обычных для этой стали темпера¬
турах в структуре часто наблюдаются мелкие выделения кар¬
бида ванадия (ф. 458/8; 459/2). Это позволяет после закалки
и отпуска получить мелкозернистую структуру (ф. 459/3, 4,
6, 7). Цементит, легированный хромом и молибденом, не раство¬
ряется полностью при аустенизации, поэтому в закаленных и
отпущенных структурах можно найти частицы цементита преи¬
мущественно в виде скоплений в ликвационных полосах, обо¬
гащенных легирующими элементами (ф. 458/3, 4, 7, 8).
После очень медленного охлаждения структура представляет
собой смесь феррита и перлита (ф. 458/3, 4). При охлаждении
от 850 до 500й С в течение 9 ч превращение начинается с образо¬
вания тонкопластинчатого перлита; затем возникает перлит
с игольчатой морфологией и бейнит (ф. 458/5, 6). Образование
игольчатого перлита — обычное явление для хлористых сталей.
В производственных условиях применяются следующие
режимы термической обработки [74].
7*
О т ж и г на зернистый перлит при 660—700° С. Сравнитель¬
но высокая температура отжига определяется положением ACl.
Отжиг приводит к сфероидизации карбидов и падению твердости
(ф. 458/2).
Закалка с 840—880° С в масле или с 860—900° С на
спокойном воздухе или обдувкой воздухом. После закалки в масле
структура представляет собой мартенсит (ф. 459/1, 2). Можно
предположить, что при охлаждении больших сечений в масле
или же при охлаждении любых сечений на воздухе наряду
с мартенситом образуется бейнит. Предел прочности в этом слу¬
чае ниже, чем после закалки в масле.
Отпуск при 350—600° С. Как видно из рис. 80 [74],
в процессе отпуска вторичное твердение не протекает. Твердость
падает с повышением температуры отпуска, в то время как удар¬
ная вязкость возрастает. Таким образом, можно получить
Рис. 80. Влияние температуры
отпуска на предел прочности
при растяжении жаропрочной
стали № 204 с 0,5% С. Продол¬
жительность отпуска 2 ч, диа¬
метр образца 60 мм. Закалка:
/ — от 840—880° С, охлаждение
и масле; 2 — от 860—900° С,
обдувка воздухом
300 350Ш *50500550 600650
Теппература,°с
самое широкое сочетание свойств для удовлетворения требова¬
ний промышленности. При повышении температуры отпуска
карбиды укрупняются, это сопровождается падением твердости
с 534 HV при 400° С до 435 HV при 600° С. Структуры после
закалки в масле и отпуска показаны на микрофотографиях
459/3-8.
Глава 13
ВОЛЬФРАМ В СТАЛИ
1. ВОЛЬФРАМОВЫЕ СТАЛИ
Структуры высокоуглеродистой вольфрамовой стали № 205
с 5% W после различных термических обработок показаны на
микрофотографиях 460. Эту сталь применяют для изготовления
фильер холодного волочения [40]. Сталь была получена в виде
стержней диаметром 10 мм в отожженном состоянии со структу¬
рой, состоящей из мелкозернистого феррита и сфероидизирован¬
ных карбидных частиц (ф. 460/1). Эти частицы различных раз¬
меров являются цементитом и карбидами типа Ме6С и WC. Кар¬
бид вольфрама имеет светло-серый цвет (ф. 460/6) и благодаря
своей высокой твердости выступает над полированной поверх¬
ностью даже после доводки алмазным порошком.
Все три карбида, которые встречаются в отожженных образ¬
цах, можно дифференцировать после травления в пикрате
натрия [33.1]. Если травление проводить при 50° С, MeeС чер¬
неет быстрее, чем цементит, который почти не травится; WC
остается без изменений (ф. 460/3).
Диаграмма изотермического превращения этой стали не
опубликована.
Микроструктура после закалки от 815° С в воде показана
на микрофотографии 460/5. Матрица состоит из мартенсита.
Травление в пикрате натрия показывает, что при температуре
аустенизации цементит полностью переходит в твердый раствор,
в то время как Ме9С растворяется лишь частично (ф. 460/6).
Так как WC не травится, трудно судить о его растворении.От¬
пуск для снятия закалочных напряжений проводится при 200° С.
В процессе отпуска происходит выделение карбида, поэтому
структура после травления темнеет (ф. 460/7).
51
Ка снимке экстракционной реплики (ф. 460/8) видны кар¬
бидные выделения (вероятно е-карбид), которые образуют тон¬
кую сетку мелких частиц. После отпуска при 200° С твердость
с 907 HV падает до 784 HV.
2. ВОЛЬФРАМХРОМИСТЫЕ СТАЛИ
Вольфрамхромистые стали с 1% С, 1% W и 1% Сг применяют
d качестве инструментальных для работы при низких темпера¬
турах [40]. Структуры их показаны на микрофотографиях
461—462/1—3. Исследуемые стали № 206 и 207 были выплавлены
в основной дуговой электропечи и откованы на квадрат сече¬
нием 20X20 мм.
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма для стали № 207 показаны на рис. 81 и 82
[19]. Сталь заэвтектоидная. Границы между перлитной и бей-
Рис. 81. Диаграмма изотермического превращения стали № 207
с 1% С, 1% W и 1% Сг. Аустенизация при 815° С в течение
15 мин [19]
сек 1 I 1 I |
1 W 100 1000 10000
мин
Время
Рис. 82. Термокинетическая диаграмма стали Кг 207 с 1% С,
1%W и 1% Сг. Аустенизация при 815° С в течение 15 мин £19]
нитной областями на кривой начала превращения нет, о ее су¬
ществовании свидетельствует едва заметная вогнутость. Пре¬
вращение ACl начинается при 730° С (AClb) и заканчивается при
770° С (ACie). После аустенизации при 815° С мартенсит обра¬
зуется ниже Мн, которая соответствует 245° С. Согласно термо¬
кинетической диаграмме (см. рис. 82) критическое время ох¬
лаждения равно 5 сек. Это означает, что прокаливается ограни¬
ченный поверхностный слой глубиной в несколько миллиметров.
В состоянии поставки сталь отожжена на зернистый перлит.
Структура зернистого перлита показана на микрофотографии
461/1.
Отжиг проводился при 710—750° С. Верхняя температура
отжига находится выше Ас1 и при этой температуре происходит
частичное превращение в аустенит. Это облегчает образование
52
зернистого перлита в процессе охлаждения, так как карбид
выделяется на нерастворившихся карбидных частицах.
Закалка в масле проводится с 800—830° С [40]. Эти
температуры соответствуют двухфазной аустенитно-карбидной
области и часть карбидов остается нерастворенной. После за¬
калки в мартенситной матрице встречается остаточный цементит,
легированный марганцем, хромом и вольфрамом (ф. 461/2).
Если сталь нужно применять для работы при низких темпера¬
турах, отпуск производится в интервале 100—300° С. Выбор
температуры отпуска зависит от требуемых механических свойств.
Отпуск выше 300° С обычно вызывает слишком большое падение
твердости. Выделение е-карбида приводит к тому, что структура
после отпуска при 200° С в результате травления окрашивается
в темный цвет (ф. 461/3); игольчатая структура мартенсита со¬
храняется. е-карбид выделяется в виде мелких частиц и длинных
толстых стержней (ф. 461/4). Шероховатость на поверхности
некоторых игл и их темный цвет обусловлены более крупными кар¬
бидными выделениями (ф. 461/3).
Структура стали № 207 после изотермического превращения
при 505° С совершенно отличается от ожидаемой мелкопластин¬
чатой перлитной структуры (ф. 461/7). Цементитные частицы
расположены рядами в местах, соответствующих, по всей вероят¬
ности,бывшим цементитным пластинам. Снимок реплики (ф. 461/8)
показывает, что частицы на микрофотографии 461/7 являются
цементитом, а темные области — пластинчатым перлитом. Круп¬
ные цементитные иглы выделяются в бейните, который образо¬
вался в начале изотермического превращения при 505° С. Диа¬
метр ферритных зерен намного меньше, чем длина карбидных
цепочек. По границам первичного зерна аустенита можно видеть
остатки цементитной сетки.
Структура образца в исходном состоянии (ф. 461/5) позволяет
выяснить причину такого вырождения перлита. В исходном со¬
стоянии структура состояла из крупнопластинчатого и грубо¬
зернистого перлита. После травления в пикрате натрия зерни¬
стый перлит образует сетку вокруг участков пластинчатого пер¬
лита (ф. 461/6). Как указывалось, в исходном состоянии сталь
отожжена на зернистый перлит, но так как ее структура отли¬
чается от обычного зернистого перлита (см. ф. 461/1), то можно
предположить, что отжиг проводился гораздо выше AClb и
произошло частичное превращение в аустенит. Из свободных
от остаточных карбидов аустенитных областей при охлаждении
появился пластинчатый перлит. Эти области были окружены
сеткой аустенита с остаточными карбидами. При распаде аусте¬
нитной сетки в процессе охлаждения эвтектоидный карбид вы¬
делился на частицах остаточного карбида и образовалась ано¬
мальная структура. В результате нагрева при 815° С в течение
15 мин растворяется лишь часть цементитных пластин (ф. 462/1).
Вместе с большими карбидными частицами можно видеть и
более мелкие выделения, распределение которых соответствует
исходному расположению цементитных пластин. В процессе
превращения при 505° С часть перлитных карбидов выдели¬
лась на остаточных карбидах в соответствии с расположением
исходных перлитных пластин (ф. 461/7). Совершенно другая
структура возникает, если образец, который был отожжен не¬
правильно (ф. 461/5), снова аустенизируется при 815° С в те¬
чение 16 ч для полного растворения перлитного карбида. В ре¬
зультате полной гомогенизации превращение при 505° С начи¬
нается позднее. При этом образуется только небольшое коли¬
чество бейнита и перлита при полном отсутствии исходного пла¬
стинчатого перлита. Остаточный аустенит превращается в мар¬
тенсит (ф. 462/3).
3. ВОЛЬФРАМХРОМОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ
Сталь с 0,6% С и 2% W
Вольфрамхромованадиевые стали находят широкое приме¬
нение в качестве инструметальных сталей для работы при низ¬
ких температурах [40]. Сталь № 208, структура которой по¬
казана на микрофотографиях 462 и 463, была выплавлена в ос¬
новной дуговой электропечи и затем прокатана и откована на
квадрат сечением 20X20 мм. Затем был проведен отжиг на зер¬
нистый перлит.
На рис. 83 и 84 показаны диаграмма изотермического превра¬
щения и термокинетическая диаграмма. После аустенизации
при 880° С превращение Ас± происходит между 775 (AClb) и
830° С (ACle). Мартенситное превращение начинается ниже 310° С.
Критическое время охлаждения составляет 43 сек. Сталь при¬
надлежит к классу заэвтектоидных и после аустенизации при
обычных температурах 870—900° С всегда содержит остаточные
карбиды MeeС вместе с некоторым количеством VC и Ме2зСв.
В результате легирования ванадием превращение в перлитной
области начинается образованием эвтектоидной смеси феррита
и карбида ванадия, область которой на рис. 83 и 84 обозначена
Ф + К. Только после этого образуется эвтектоид, аналогичный
перлиту (ф. 463/4, 5). Перлитное и бейнитное превращения не
заканчиваются в области между 580 и 380° С (см. рис. 83).
После исходного отжига на зернистый перлит структура
состоит из грубозернистого перлита и некоторого количества
крупных карбидных пластин (ф. 462/4). Отжиг должен быть
проведен при 710—750° С. Эти температуры находятся ниже
AClh = 775° С. Очевидно, структура, приведенная на микрофо-
Время пин
Рис. 83. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 208. Аустенизация при 880° С в течение 15 мин [19]
Время
Рис. 84. Термокинетическая диаграмма стали № 208. Аусте¬
низация при 880° С в течение 15 мин [19]
тографии 462/4, была получена при температурах несколько
выше указанных и поэтому карбиды образовались более круп¬
ные, чем обычно.
Наличие таких крупных карбидов может способствовать
возникновению структурной неоднородности при последующей
термической обработке (ф. 463/5—7). При закалке с 885° С были
обнаружены две точки Мн: 310 и 240° С. Это явление объясняется
следующим образом: как показывает микрофотография 463/4,
из присутствующих в структуре карбидов МейС, VC и Ме2зСб
при обычной аустенизации растворяется только часть Ме29С9.
В результате возникают области аустенита с различным содер¬
жанием хрома и углерода, из которых после закалки образуются
мартенситные участки с различной структурой (ф. 463/1). Ма¬
трица состоит из крупных игл, в которых из-за повышения тем¬
пературы М„ в связи с низким содержанием легирующих эле¬
ментов начался распад, и светлых областей неправильной формы,
которые расположены вокруг частиц Ме23Св. Эти области не
претерпевают распада, так как температура МИ в них понижена
в результате обогащения легирующими элементами.
Частицы нерастворенных карбидов на микрофотографии
462/8 все еще указывают на наличие крупных карбидов перлита
(ф. 462/4). Предполагается, что легирование карбидов вольфра¬
мом затрудняет их растворение при температуре аустенизации.
Остаточные карбиды и аустенит измененного состава спо¬
собствуют образованию аномальной структуры во время изо¬
термического превращения при 705° С (ф. 462/5). Структура
состоит из тонких полос мелкопластинчатого перлита, располо¬
жение которых подобно расположению карбидов на микрофото¬
графии 462/4. Как видно из микрофотографии 462/6, аномальная
структура возникает в результате образования перлита вокруг
карбидных частиц. Светлая ферритная матрица содержит мелкие
выделения карбида ванадия в виде цепочек или мелких гло-
булей (ф. 462/7). Такое расположение характерно для эвтектоида,
состоящего из феррита и карбида ванадия (Ф-\- К).
Карбиды Ме2зСв растворяются после достаточно длительной
выдержки при 885° С. В то же время карбиды Ме<£ и VC при
этих температурах стабильны. Аустенит гомогенизируется и
после закалки образуется однородный мартенсит (ф. 463/2, 3).
Если после такой аустенизации проводить изотермическое
превращение при 705° С подобно (ф. 462/5), то образуется эв¬
тектоид феррит—карбид ванадия вместе с пластинчатым перли¬
том (ф. 463/4). На снимке экстракционной реплики (ф. 463/5)
показан перлит вместе с эвтектоидом феррит — карбид ванадия,
которому соответствуют светлые области на микрофотографии
463/4. В отличие от стали № 211 (ф. 471/7) в перлите, показанном
на микрофотографии 463/5, нет карбидов ванадия. Таким обра¬
зом, в этой системе тройной эвтектоид не образуется.
Закалка стали производится с 870—890° С в масле.
Неоднородность мартенситной структуры (ф. 463/6) обусловлена
неполным растворением карбидов, о котором говорилось выше.
Отпуск проводится между 100 и 400° С. При низких
температурах отпуска выделяется е-карбид, а при более высо¬
ких — цементит. О присутствии е-карбида можно судить по
потемнению структуры после травления, (ф. 463/7). Частицы
е-карбида можно видеть только на снимке экстракционной
реплики (ф. 463/8). Этот гексагональный карбид встречается
в виде дисперсных частиц, а иногда в виде более крупных стерж¬
ней. Участки с неодинаковым распределением карбидов тра¬
вятся по-разному (ф. 463/7). После отпуска при 400° С в резуль¬
тате травления по поверхности образуется шероховатость, обус¬
ловленная присутствием более крупных цементитных частиц
(ф. 463/9). Как видно на микрофотографии 463/10, цементит вы¬
деляется в виде мелких пластин и более крупных стержней.
Сталь № 209 с 9% W
Структуры вольфрамхромованадиевой стали № 209 после
различных термических обработок показаны на микрофотогра¬
фиях 464—468. Эта сталь широко применяется в качестве инстру¬
ментальной, работающей при высоких температурах [74].
Сталь № 209 была выплавлена в основной дуговой электропечи
и откована в прутки диаметром 30 мм. Исходное состояние —
после отжига для сфероидизации карбидов (ф. 464/1 и 2).
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма показаны на рис. 85 и 86 [19]. Превращение
ACl происходит в интервале 820 (AClb) — 925° С (АСи). После
аустенизации при 1120° С Мн = 420° С. Критическое время
охлаждения составляет 21 сек*
Несмотря на низкое содержание углерода, сталь является
заэвтектоидной, так как содержит большое количество карби¬
дообразующих элементов. Значительная часть карбидов VC
и Ме6С не переходит в твердый раствор при температуре аусте¬
низации 1120° С (ф. 464/7; 466/5—7; 467/7, 8). Частицы VC
мельче частиц Ме6С (ф. 466/5),
Для начала и завершения превращения в перлитной области
нужны сравнительно длительные выдержки (ф. 464/4). При
непрерывном охлаждении перлитное превращение идет до конца
только в случае очень медленного охлаждения (ф. 465/6). В бей-
нитной области превращение начинается раньше, однако не
заканчивается даже после очень длительной выдержки (ф. 465/1,
2). Бейнитная реакция протекает до конца только ниже Мн.
В последнем случае превращение начинается с образования
мартенсита.
Высокое содержание легирующих элементов способствует
возникновению хорошо выраженной зоны стабилизации аусте¬
нита между перлитной и бейнитной областями. В этой зоне пре¬
вращение не начинается даже после очень длительной выдержки
(ф. 464/7). Структура после отжига на зернистый перлит со¬
стоит из перлита с карбидами различных размеров. В основном
это карбиды ванадия и Ме6С (ф. 464/2). На микрофотографии
53
поверхности продольного разреза 464/1 можно видеть полосча¬
тую структуру со скоплениями больших частиц МевС в областях,
обогащенных легирующими элементами в результате ликвации
при затвердевании. Влияние ликвации сказывается даже после
многих термических обработок. На продольном шлифе (ф. 466/5)
видна полосчатость, а на поперечном (ф. 465/1, 6) — круглые
пятна.
В результате изотермического превращения в верхней
перлитной области получается структура, которая состоит из
two
•Ч 700
^600
I
§М0
£
J00
too
j
А‘«
А
'/Г
\
\
/Г
К
Г-/7
■ V—
\
\
Пн
'
,
...У
О
Б
У
п
.
-Л
сек
Юг
103
100
10000
_L.
Рис. 85. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 209. Аустенизация при 1120° С в течение 15 мин LI9J
Рис. 86. Термокинетическая диаграмма стали № 209. Аусте¬
низация при 1120° С в течение 15 мин.
феррита и зернистого карбида (ф. 464/3). При очень медленном
охлаждении могут образоваться даже более крупные карбиды;
например, на микрофотографиях 465/4, 5 показана структура,
возникшая в результате охлаждения с 1120 до 500° С в течение
44 ч. Сфероидизация карбидов VC и МееС происходит путем вы¬
деления на остаточных карбидах. В обоих случаях получаются
аномальные структуры.
С понижением температуры превращения образуются все
более мелкодисперсные карбиды (ф. 464/4) самых различных форм
(ф. 464/Б). Наиболее дисперсными являются карбиды ванадия.
Дифракционная картина мелких частиц соответствует, вероятно,
WаС, а более крупных — МееС. Оказалось невозможным уста¬
новить, какие карбиды встречаются в виде скоплений; типа Л4*6С
или другие. Вырожденный перлит с крупными карбидными ча¬
стицами образуется и при непрерывном охлаждении (ф. 465/6).
Однако, как и на микрофотографии 465/4, здесь можно найти
54
области с мелкими карбидными зернами и нерастворенными ча¬
стицами Ме6С. На электронномикроскопической фотографии
465/7 показаны карбиды различных форм. Согласно микродифрак-
ционным исследованиям, наиболее дисперсные частицы являются
карбидом ванадия, частицы в виде стержней — вероятно, W2C.
Некоторые зерна имели структуру МегзСв. Наиболее крупные
частицы оказались карбидом МеаС. В верхней части электрон¬
номикроскопической фотографии видны мелкие частицы кар¬
бида ванадия, распределенные по всему объему, так же как и
на микрофотографии 465/5.
При более быстром охлаждении, чем для структуры, показан¬
ной на микрофотографии 465/6, эвтектоид Ф + К, состоящий из
феррита и карбида ванадия, образуется вблизи границ зерен
аустенита (ф. 466/1). На микрофотографии 466/2 показан эвтек¬
тоид с мелкодисперсными карбидами ванадия, которые, однако,
не расположены на границах первичных аустенитных зерен,
поэтому границы после травления выглядят светлыми на темном
фоне эвтектоида Ф + К (ф. 466/1). На микрофотографии 466/2
показано также, что крупные карбиды, вероятно, Ме9С выде¬
ляются на границах первичных аустенитных зерен. Карбиды
ванадия, которые образуются в начале превращения при не¬
прерывном охлаждении, мельче карбидов, выделяющихся позднее
(ф. 466/3).
В производственных условиях применяют следующие ре¬
жимы термической обработки этой стали [74].
Отжиг на зернистый перлит при 740—780° С, так как
превращение Ас± начинается при 820° С. После отжига получается
зернистый карбид (ф. 464/2).
Закалка с 1100—1150° С в масле, на спокойном воздухе,
обдувкой или в соляной ванне с температурой 450—550° С.
Высокий уровень прочности при вторичном твердении мо¬
жет быть получен, если аустенит обогатить хромом, ванадием
и вольфрамом путем возможно более полного растворения кар¬
бидов. Для этой цели необходимы высокие температуры аусте¬
низации. Однако при этом карбид ванадия и Me*С все же не
переходят в твердый раствор, они распределяются в полосах,
которые возникают в результате ликвации (ф. 466/5).
Как показывают измерения твердости образцов Жомини
(рис. 87) [19], мартенсит закалки образуется, если продолжи¬
тельность охлаждения не превышает 40 сек. На расстоянии
80 мм от охлаждаемого конца появляется бейнит.
После закалки в масле структура состоит из мелкозернистого
мартенсита (ф. 466/6). В процессе охлаждения мартенситные иглы,
которые возникли при высоких температурах (выше 420° С),
начинают распадаться с выделением цементита (ф. 466/7, 8).
Если охлаждение происходит на воздухе, то прежде чем будет
достигнута мартенситная область образуется бейнит. Игольча-
тость структуры на микрофотографии 467/7 обусловлена иголь¬
чатым строением бейнита (ф. 467/8). Между его иглами имеются
области остаточного аустенита, основная часть которых превра¬
тилась в мартенсит. На микрофотографии 467/8 мартенсит свет¬
лее, чем бейнит. Сталь содержит также около 10% остаточного
аустенита. В бейните имеется очень мало карбидных выделений.
Продолжительность охлаждения от 1120 до 500°С, се к
Расстояние от торца, tin
Рис. 87. Изменение твердости по длине образца Жомини из стали
№ 209 при замедленном охлаждении. Диаметр образца 18,5 мм, длина
100 мм. Температура аустенизации 1120° С:
неотпущенный образец; образец после
отпуска при 300° С в течение 2 ч; — образец после отпуска
при 550° С в течение 2 ч
Твердость образца, охлажденного на воздухе (452 HV), ниже,
чем охлажденного в масле (536 HV). Температуры закалочной
ванны (450—550° С) соответствуют области стабилизации аусте¬
нита. При этих температурах превращение не происходит даже
после длительной выдержки, которая необходима для выравни¬
вания температуры. Только при последующем охлаждении об¬
разуется мартенсит или в больших сечениях — бейнит.
Отпуск при 550—650° С. Влияние температуры отпуска
на твердость показана на рис. 88 [19]. В результате отпуска
при температуре выше 600° С твердость образцов, закаленных
в масле, только понижается, вторичное твердение не заметно.
Высокий максимум вторичного твердения появляется при 550° С
в образцах, которые охлаждались на воздухе и у которых исход¬
ная твердость была ниже. Следовательно, выбрав соответствую¬
щую температуру отпуска, можно добиться того, что твердость
поверхностного слоя и сердцевины будет иметь близкие значе¬
ния. Это показано на рис. 87. Только при высоких температурах
отпуска твердость понижается независимо от скорости охлажде¬
ния при закалке.
Структура образца, закаленного в масле и отпущенного
при 550—650° С, темнеет в результате травления (ф. 467/1, 4).
Рис. 88. Влияние темпе¬
ратуры отпуска на твер¬
дость стали № 209. Отпуск
в течение 2 ч. Темпера¬
тура аустенизации 1132 С:
закалка в мас¬
ле; охлаждение
на воздухе
0 200 Ш 600 000
Теппература отпуска^
Она отличается от структур многих сталей после отпуска своей
однородностью и в этом отношении подобна структуре отпущен¬
ных ванадиевых сталей. Игольчатость структуры проявляется
слабо. Карбидные выделения встречаются редко и имеют форму
коротких стержней, (ф. 467/1). Области с зернистым рельефом,
которые встречаются после отпуска при 650° С, появляются
в результате выделения крупных карбидов (ф. 467/4). После
отпуска при 550° С на снимках реплик (ф. 467/2) видны феррит¬
ные зерна с различной ориентацией; однако эти снимки не дают
представления о форме и типе карбидов, которые выделялись
при отпуске. На снимках экстракционных реплик хорошо видны
весьма многочисленные мелкодисперсные выделения карбида
ванадия (ф. 467/3). В некоторых местах встречаются темные
частицы цементита в виде стержней, которые заметны и на микро¬
фотографии 467/1. После отпуска при 650° С также появляется
большое количество выделений карбида ванадия (ф. 467/6) —
они крупнее, чем на микрофотографии 467/3. В некоторых ме¬
стах они имеют дискообразную форму. Понижение твердости
после такого отпуска связано с укрупнением карбидов (см.
рис. 88).
В оптическом микроскопе структуры образцов, охлажденных
на воздухе, до и после отпуска при 550° С почти не различаются,
если не считать несколько более темного цвета структуры в по¬
следнем случае. Снимки реплики для указанных случаев от¬
пуска также мало различаются. На микрофотографиях 468/1
и 2 выделения не заметны. Однако на снимке экстракционной
реплики (ф. 468/3) хорошо видно, что в матрице имеются очень
мелкие выделения карбида ванадия и иногда встречаются корот¬
кие стержни цементита, соответствующие темным частицам,
представленным на микрофотографии 468/3. В этом состоянии
твердость стали возросла с 452 до 507 НУ. После отпуска при
650° С структура изменилась (ф. 468/4). Исходная бейнитная
структура исчезла. На границах первичного зерна аустенита
образовалась темная сетка крупных карбидных выделений
(ф. 468/4). На снимке реплики (ф. 468/5) исходная бейнитная
структура все еще заметна; характер травления различных об¬
ластей матрицы неодинаков. Однако шероховатость в этих струк¬
турах более ярко выражена, чем на микрофтографии 468/2,
что, по-видимому, обусловлено укрупнением карбидов (ф. 468/6,
7). Темные зерна соответствуют карбидам темной сетки на микро¬
фотографии 468/3. Наиболее мелкими и многочисленными яв¬
ляются карбиды ванадия. По сравнению с микрофотографией
468/3 они крупнее и, соответствующая такой структуре твер¬
дость 487 НУ ниже, чем твердость после отпуска при 550° С
(ф. 468/1-3).
Быстрорежущие стали
Среди инструментальных сталей для работы при высоких
температурах быстрорежущие стали являются наиболее высоко¬
легированными. Они отличаются устойчивостью против отпуска
и высокой твердостью в горячем состоянии, а также хорошим
сопротивлением износу. При работе режущая кромка может
нагреться докрасна, не теряя при этом твердости и сопротивле¬
ния износу. Быстрорежущие стали хорошо выдерживают также
термические циклы нагрева и охлаждения.
Эти свойства получаются в результате легирования хромом
до 4,5%, вольфрамом до 18%, молибденом до 9%, ванадием
до 4% и кобальтом до 10%. Как правило, эти стали содержат
не более 0,7—1% С, тем не менее они являются заэвтектоидными.
Первичную эвтектику в них образует аустенит (ф. 476/1 и 2).
Эту эвтектику также называют ледебуритом, несмотря на то,
что вместо цементита она содержит карбиды легирующих эле¬
ментов.
После закалки карбидная фаза быстрорежущей стали со¬
стоит из МевС, легированного различным количеством железа,
вольфрама, молибдена, хрома и ванадия [21, с. 837—838],
а в сталях с высоким содержанием ванадия также из карбида
ванадия. Согласно [85], карбид ванадия может содержать до
50% W и Мо, или до 25% Сг. После отжига на зернистый перлит
в структуре все еще присутствуют остаточные карбиды Ме2зСв,
которые растворяются при нагреве для аустенизации. В работе
[86] приведены значения твердости МевС и карбида ванадия
(табл. 8).
ТАБЛИЦА 8. ТВЕРДОСТЬ Ме,С И VC
Микротвердость при нагрузке
Твердость
по Виккерсу
Карбидная
фаза
25 Г (0,25«)
кГ/мм2
Мн/м2
HV
Ме6С
1495—1812
14 651—17 558
73,5—77
VC
2700—2990
26 460—29 302
83,5—85
Горячая деформация при 900—1100° С разрушает исход¬
ную сетку карбидов ледебуритной эвтектики. Карбиды дробятся
на мелкие частицы и собираются в полосы (ф. 469/1; 476/3;
477/7). Количество и распределение карбидных частиц зависят
от содержания легирующих элементов, от структуры ледебурита,
которая формируется при затвердевании и от степени развития
процессов ликвации. Неравномерное распределение карбидов
нежелательно, так как области, обедненные карбидами, обладают
низкими механическими свойствами. В ФРГ неоднородность
распределения карбидов оценивается путем сравнения со стан¬
дартными микрофотографиями при увеличении 100 : 1. Разли¬
чают девять категорий распределения: от равномерного до ярко-
выраженной неоднородности и полосчатости [87]. Поперечный
шлиф образца, отожженного на зернистый перлит, глубоко тра¬
вят в 10%-ном спиртовом растворе азотной кислоты [1.3]. После
травления карбиды кажутся светлыми на темном фоне матрицы.
В этом состоянии структуру сравнивают со стандартными микро¬
фотографиями и измеряют ширину полос. На микрофотографии
469/1 полосы имеют ширину 5—10 мм, что соответствует пятой
категории [19] (см. ф. 476/3 и 477/7).
Для улучшения обрабатываемости быстрорежущие стали
отжигают на зернистый перлит. После отжига образуется струк¬
тура типа зернистого перлита с более крупными ледебуритными
карбидами (ф. 469/2; 476/4; 477/8). Перед закалкой стали аусте-
низируют при очень высоких температурах. Выбор температуры
зависит от состава и типа инструментальной стали. Высокие
температуры аустенизации нужны для наиболее полного раство¬
рения карбидов и обогащения аустенита хромом, вольфрамом,
молибденом, ванадием и углеродом. Только такой высоколеги¬
рованный аустенит может придать металлу требуемые свойства:
устойчивость к отпуску и высокую твердость в горячем состоя¬
нии. Вероятно, что высокая износостойкость обусловлена на¬
личием карбидов ледебурита.
Аустенизацию ведут при температурах, близких к линии
солидуса ледебурита. Если превысить эту теоретическую тем¬
пературу, то может начаться плавление. Обычно первыми оп¬
лавляются границы зерен аустенита, где после закалки обра¬
зуется мелкодисперсная ледебуритная эвтектика. Часто эти
области можно различить но характерным цепочкам из карбидов.
При более значительном оплавлении могут появиться поры
55
(ф. 476/8; 478/8), которые настолько портят структуру, что
сталь становится непригодной для эксплуатации. Однако не¬
большое оплавление безвредно, так как высокие температуры
аустенизации улучшают свойства аустенитного твердого раствора.
Значительный перегрев может обогатить аустенит углеродом и
легирующими элементами в столь значительной степени, что
он становится довольно устойчивым при закалке (ф. 476/8).
Быстрорежущие стали обладают плохой теплопроводностью,
поэтому чтобы обеспечить равномерное повышение температуры
по всему сечению и предотвратить термические напряжения,
а также создать условия для полного растворения карбидов,
эти стали подвергают ступенчатому нагреву. При нагреве рас¬
творяются преимущественно мелкие карбиды и в закаленной
структуре имеются только крупные ледебуритные карбиды
(ф. 469/3; 476/6, 7; 478/1). Так, в структуре отожженной стали
с 18% W содержится до 30% карбидов, а после аустенизации
при 1230 и 1290° С содержание карбидов уменьшается до 20
и 18% соответственно [88].
Критическая скорость охлаждения этих сталей низка,
поэтому их можно закаливать в масле или воздушной обдувкой.
Может быть применена также изотермическая закалка. Струк¬
тура закаленных образцов состоит из мартенсита и остаточного
аустенита (ф. 469/3; 476/6, 7; 478/1). Содержание остаточного
аустенита зависит от количества карбидов, перешедших в аусте¬
нит, и следовательно, от состава стали и температуры аустени¬
зации. В стали № 210 с 18% W после аустенизации при 1230
и 1290° С содержится соответственно 14 и 26% остаточного ау¬
стенита. По мере увеличения количества остаточного аустенита
твердость падает (рис. 94).
Температура Мн быстрорежущей стали настолько низка,
что процессы самоотпуска не развиваются и после травления
мартенсит остается светлым (ф. 469/3; 476/6; 7; 478/1). В стали
№210 после аустенизации при 1230° С точка М„=160°С;
в результате нагрева до 1290° С она понижается до 140° С.
О правильности режима закалки судят по появлению аусте¬
нитных границ в мартенсите (ф. 469/3; 476/6, 7; 478/1). Они ста¬
новятся видимыми благодаря более глубокому травлению зерно¬
граничных объемов, содержащих мелкие карбидные выделения,
которые образуются при охлаждении (ф. 469/4). С повышением
температуры закалки увеличивается размер аустенитного зерна
(ф. 476/5-8).
Требуемые механические свойства быстрорежущих сталей
могут быть получены только при правильном выборе режима
отпуска. В процессе нагрева до температуры отпуска сначала
распадается только мартенсит. Распад начинается с выделения
в-карбида, а затем появляется цементит; последний был обна¬
ружен в быстрорежущей стали № 210 после отпуска при 350° С
(ф. 469/6).
В поизводственных условиях отпуск этих сталей обычно
производят при 530—580° С. При этих температурах получается
максимальное вторичное твердение (см. рис. 90, 95 и 96). На
микрофотографиях 470/2, 3 показаны плотные цепочки очень
мелкодисперсных карбидов ванадия.
Очевидно, после нагрева до температуры отпуска вначале
выделяются менее крупные цементитные частицы, чем после
вторичного отпуска при 390° С в течение 1 ч (ф. 469/6). При
более высоких температурах отпуска часть цементита превра¬
щается в карбид ванадия. Высокое вторичное твердение в стали
№ 213 с 9% Mo, 2% W, в стали № 214 с 1% Мо, 13% W, 4% V,
5% Со, а также в быстрорежущей стали № 210 обусловлено,
вероятно, мелкодисперсными выделениями карбида ванадия,
которые настолько мелкие, что не обнаруживаются рентгено¬
графически.
При более высоких температурах отпуска исходные кар¬
бидные выделения укрупняются или начинают превращаться.
Эти изменения хорошо видны после отпуска при 650 и 750° С
(ф. 470/4—6; 478/6). В результате происходит падение твердости
и изменение свойств быстрорежущей стали (см. рис. 90, 95,
96). В быстрорежущих сталях, аналогичных сталям № 210
и 213, после отпуска при 675—750° С наряду с другими карби¬
дами обнаружен W2C [89].
Остаточный аустенит распадается с образованием карбидов
легирующих элементов и феррита только при температурах выше
температуры вторичного твердения (см. рис. 90 и 95). Часто
для распада всего остаточного аустенита бывает необходим по¬
вторный отпуск, а иногда также и обработка холодом.
Быстрорежущая сталь № 210 с 18% W (ф. 469—470) была
выплавлена в основной дуговой электропечи и прокатана в прутки
диаметром 30 мм. Сталь отжигали на зернистый перлит. После
отжига структура состояла из мелкозернистого перлита с вклю¬
чениями крупных ледебуритных карбидов (ф. 469/2). Диаграмма
изотермического превращения стали № 210 показана на рис. 89
56
[19]. Превращение в перлитной и бейнитной областях задержи¬
вается, а между 600—350° С имеется зона устойчивости аусте¬
нита. Выделение карбида начинается до перлитного превраще¬
ния при температуре предельной растворимости и заканчивается
около 500° С. Превращение ACl растягивается между 810 (AClf>)
и 860° С (АСи). Критическое время охлаждения для образо¬
вания полностью мартенситной структуры составляет 1700 сек.
Эти стали термически обрабатывают по следующим режимам
[90].
Отжиг на зернистый перлит при 770—820°
для снижения твердости и улучшения обрабатываемости. Тем¬
пература отжига лежит непосредственно ниже AClb. Перлит
сфероидизируется (ф. 469/2). Твердость должна быть порядка
240-300 HV.
Рис. 90. Влияние температуры отпуска на твердость и индукцию
насыщения быстрорежущей стали № 210:
температура аустенизации 1230° С, продолжительность
выдержки 2 мин-, температура аустенизации 1290® С,
продолжительность выдержки 2 мин. Отпуск: два раза по 1 ч. Образец
диаметром 6 мм
3 а к а* л к а при 1250—1280° С для инструментов простой
формы. С более низких температур (1230—1260° С) закаливают
инструменты более сложной формы. Охлаждение проводится
в масле, в соляной ванне или обдувкой сухим воздухом. На микро¬
фотографии 469/3 структура состоит из мартенсита, остаточного
аустенита и карбидов ледебурита.
Отпуск производится между 550 и 570° С в области
вторичного твердения (рис. 90). Наличие мелкодисперсных кар¬
бидов ванадия (ф. 470/2, 3) обусловливает равномерное травле¬
ние (ф. 470/1). Встречаются также цепочки темных, более круп¬
ных карбидных частиц.
Повышение температуры отпуска вызывает падение твер¬
дости. После отпуска при 750° С карбидные выделения становятся
видимыми в оптическом микроскопе. Структура на микрофотогра¬
фии 470/6 аналогична сфероидизированному перлиту (ф. 469/2).
4. ВО Л ЬФРАМОМОЛ И БД ЕНОХ РОМО ВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ
Сталь № 211
Структуры широко применяемой инструментальной стали
№211 показаны на микрофотографиях 471—474. Сталь была
выплавлена в основной дуговой электропечи, откована в прутки
диаметром 30 мм. После отжига не зернистый перлит структура
стали состоит из ферритной матрицы и карбидных частиц раз¬
личных размеров (ф. 471/1 и 2).
Диаграмма изотермического превращения и термокинети¬
ческая диаграмма показаны на рис. 91 и 92 [191- Превращение
Y -► а протекает в интервале 790 (AClb) — 900° С (.Ас1е). При
закалке с 1050° С температура Мн — 360° С. Критическое время
охлаждения от 1050° С до 500° С составляет 13 сек.
Рис. 9/. Диаграмма изотермического превращения стали
№ 211. Аустенизация при 1050° С в течение 15 мин [19]
Рис. 92. Термокинетическая диаграмма стали № 211. Аусте¬
низация при 1050° С в течение 15 мин
Так как сталь заэвтектоидная, во всех структурах встре¬
чаются остаточные карбиды.
Превращение в перлитной области начинается с образова¬
ния эвтектоида Ф + К, который состоит из феррита и карбида
ванадия (ф. 471/3—5). Эвтектоидные карбиды ванадия представ¬
ляют собой очень мелкие частицы в виде тонких игл или дисков,
а иногда в виде длинных тонких пластин. Области, различаю¬
щиеся формой содержащихся в них частиц, травятся по-разному
(ср. ф. 471/3 и 6; 422/8; 423/1; 425/5, 6). После эвтектоида Ф + К
образуется тройной эвтектоид, в котором находится карбид
ванадия, а также перлитный цементит в виде более крупных
частиц (ф. 471/7 и 8).
Превращение заканчивается в перлитной области только
при очень медленном охлаждении. В этих условиях образуется
аномальная структура эвтектоида Ф -|- К в результате выделе¬
ния карбидов ванадия на остаточных частицах карбида ванадия
(ф. 472/1, 2). Перлит имеет крупнопластинчатую структуру.
Только после более быстрого охлаждения получается эвтектоид
Ф -f К с мелкодисперсными карбидами ванадия, так как при этом
не успевает пройти выделение на остаточных карбидах (ф.472/3 —
5). На микрофотографиях 472/3 и 4 эвтектоиду соответствуют
светлые области. В правой части микрофотографии 472/5 видны
мелкие частицы карбида ванадия. Еще боле дисперсный эвтектоид
Ф + К образуется при большей скорости охлаждения в течение
4200 сек от 1050 до 500° С. На микрофотографиях 472/6 и 7 уча¬
стки с мелкими частицами карбида ванадия имеют вид слегка
потемневших областей. Вдоль границ первичных зерен аусте¬
нита образуется светлая сетка, так как выделение крупных
частиц карбида ванадия на этих границах обедняет зерногранич¬
ные области ванадием, предотвращая, таким образом, выделе¬
ние мелких частиц карбида ванадия. На микрофотографии 473/1
на границах первичного зерна аустенита хорошо видны крупные
полигональные карбиды. Мелкодисперсный эвтектоид образуется
только в некотором удалении от границ.
В структуре, представленной на микрофотографии 473/2,
вместе с бейнитом присутствует около 10% остаточного аусте¬
нита который в результате обогащения легирующими элемен¬
тами в процессе образования бейнитного феррита стабилизи¬
ровался.
Температура начала мартенситного превращения довольно
высокая — она равна 360° С и поэтому в мартенситных иглах,
образующихся в начале превращения, происходит самоотпуск.
Эти иглы после травления имеют более темный цвет (ф. 473/5).
После закалки в масле (ф. 473/6, 7) в структуре имеются полосы,
в которых произошло бейнитное превращение. Эти полосы обед¬
нены легирующими элементами. В них присутствуют темные
иглы с резкими границами, внутри игл находятся мелкие кар¬
бидные выделения. В областях, обогащенных легирующими эле¬
ментами, образуется только мартенсит.
В производственных условиях используют следующие ре¬
жимы термической обработки [73]:
Отжиг на зернистый перлит между 740 и 780° С. В про¬
цессе нагрева аустенит начинает появляться от 790° С. На микро¬
фотографиях 471/1 и 2 показана сфероидизация карбидов.
Закалка от 1000—1050° С в масле или в соляной ванне
с температурой 450—550° С.
Если время охлаждения при закалке в масле больше 13 сек,
как например, при закалке крупных деталей, то наряду с мартен-
Рис. 93. Влияние температуры от¬
пуска на предел прочности тепло¬
стойкой инструментальной стали
с 45% С. Закалка от 1000—1050° С
в масле. Продолжительность отпус¬
ка 2 ч
Ш МО 500550600 650 700 750
Температура,°С
ситом образуется бейнит (ф. 473/7). В деталях с большим сече¬
нием глубина закаленного слоя не превышает 10 мм.
При температурах изотермической закалки 450—550° С
аустенит очень устойчив (см. рис. 91 и 92). Перлитное превра¬
щение подавляется, однако при последующем охлаждении об¬
разуется мартенсит.
Отпуск производится между 550 и 675° С. При 550° С
намечается небольшое вторичное твердение (рис. 93), обуслов¬
ленное в основном карбидами ванадия.
Отпуск при 550 и 650° С приводит к образованию различных
структур. После отпуска при низких температурах (ф. 473/8)
полосчатость не на блюдается, а после отпуска при более высо*
ких температурах в структуре имеются светлые и темные полосы#
появление которых связано с ликвацией (ф. 474/4). Это наблю¬
далось и в других сталях. Полосчатость обусловлена или увели¬
чением количества выделений, или изменением типа карбидов.
8 Металлография железа, том II
57
При увеличениях 1500 : 1 структура гладкая и темная, как это
обычно бывает в случае очень мелкодисперсных выделений.
Иногда по границам первичного зерна аустенита встречаются
крупные выделения карбидов (ф. 474/1, 5). Равномерно распре¬
деленные частицы являются карбидами легирующих элементов,
которые не растворились при аустенизации. На снимках экстрак¬
ционных реплик видно, что выделившиеся частицы очень мелки
(ф. 474/2, 3, 6, 7). После отпуска при 550° С появляются длинные
тонкие иглы цементита (ф. 474/2, 3). В структуре наряду с це-
ментитными иглами должны присутствовать первые выделения
карбида ванадия, однако они не были обнаружены ни электрон¬
номикроскопически, ни электронографически. Возможно, что
они слишком мелки, чтобы вместе с цементитными частицами
перейти в экстракционную реплику. После отпуска при 650° С
наиболее крупные частицы имеют сферическую форму (ф. 474/6).
Между ними видны очень мелкие частицы карбида ванадия
(ф. 474/7). Выделения, которые вначале имели форму стержней,
стали сферическими (ф. 474/2, 3). Мелкие выделения в матрице
являются карбидом ванадия.
В результате изменения формы карбидов после отпуска при
высоких температурах прочность и твердость стали падают
(см. рис. 93) [741.
Сталь № 212
Эта сталь, которая содержит вольфрам, молибден, ванадий
и хром, по составу подобна быстрорежущей стали. Она приме¬
няется для изготовления оправок, работающих в условиях вы¬
соких температур и больших нагрузках при прокатке труб [74].
Сталь N° 212 была получена в виде квадратных прутков разме¬
рами 10Х10 мм, которые отжигались на зернистый перлит.
Диаграммы превращений этой стали еще не опубликованы.
Неизвестны также температуры ACl и Мя.
В структуре литой стали имеется некоторое количество
ледебурита. После горячей деформации карбиды ледебурита
распределены почти равномерно (ф. 475/4). При аустенизации
они не растворяются и после всех последующих термических
обработок встречаются в виде крупных частиц.
После отжига на зернистый перлит структура состоит из
зернистого перлита, в котором имеются включения крупных
ледебуритных карбидов (ф. 475/1).
Сталь закаливают с 1180° С. Такая высокая температура
закалки необходима для обогащения аустенитного твердого
раствора легирующими элементами путем возможно более пол¬
ного растворения карбидов, что в свою очередь обусловливает
высокую твердость металла в горячем состоянии. При закалке
нужно соблюдать некоторые предосторожности и проводить
отпуск сразу же после закалки, так как сталь обладает склон¬
ностью к растрескиванию. После отпуска структура состоит
из мартенсита и остаточного аустенита, границы которого вы¬
являются благодаря мелкодисперсным выделениям (ф. 475/2 и 3).
Отпуск производится в интервале 500—700° С. Мелкодис¬
персные выделения вызывают потемнение структуры после трав¬
ления (ф. 475/5 и 7). После отпуска при 550° С наряду с очень
мелкодисперсными в матрице были обнаружены более крупные
частицы карбида ванадия в виде стержней (ф. 475/6). На микро¬
фотографии 475/5 эти стержни выглядят как темные частицы и
согласно электронографическим данным являются цементитом.
Твердость после отпуска падает с 833 до 673 HV.
В результате отпуска при 700° С в течение 2 ч границы пер¬
вичных зерен аустенита выявляются в виде темной сетки, в ко¬
торой имеются полигональные выделения МевС (ф. 475/8).
В объеме зерен встречаются как узкие пластины, так и диски
(ф. 475/8). Они имеют гексагональную структуру карбида молиб¬
дена с параметрами решетки а = 2,90 А, с = 4,56 А. Мелкие
карбиды ванадия, которые наблюдаются после отпуска при
550° С (ф. 475/6), после высокого отпуска обнаружены не были.
Возможно, что некоторое количество карбидов ванадия все-таки
присутствует в структуре и что ванадий частично растворяется
в МеъС. Укрупнение карбидных частиц и изменение их структуры
обусловливают значительное падение твердости—до 357 Н V.
Быстрорежущая сталь с 9% Мо
Структуры стали N° 213 с высоким содержанием молибдена
показаны на микрофотографиях 476—477.
Сталь была выплавлена в основной дуговой электропечи,
прокатана в прутки диаметром 10 мм, а затем отожжена на зер¬
нистый перлит. Диаграмма изотермического превращения этой
стали не отличается существенно от диаграммы стали с 18% W.
58
Литая структура показана на микрофотографии 476/1.
Первичные дендриты аустенита окружены ледебуритной сеткой,
карбиды которой имеют состав МевС. Содержание вольфрама
в МевС мало по сравнению с содержанием молибдена, что соот¬
ветствует составу стали. После травления в реактиве Мураками
[38.21 карбиды приобретают черный цвет (ф. 476/1 и 2). В том же
реактиве карбиды ванадия, которые иногда встречаются в леде¬
бурите, не травятся и остаются светлыми (ф. 476/2). Частицы
МевС имеют форму стержней, причем их сечения, перпендикуляр¬
ные большой оси, представляют собой круги.
После горячей обработки ледебуритные карбиды распола¬
гаются полосами (ф. 476/3). В структуре этой стали содержится
сравнительно мало эвтектики и поэтому карбидных полос меньше,
чем в структуре быстрорежущих сталей, содержащих либо 18% W
(ф. 469/1), либо 13% W, 4% V и 5% Со (ф. 477/7). После от¬
жига на зернистый перлит мелкозернистые карбиды перлита
легко отличить от более крупных карбидов ледебурита (ф. 476/4).
На микрофотографиях 476/5—8 показаны структуры, обра¬
зующиеся в результате закалки после аустенизации при раз¬
личных температурах.
При закалке с 1010° С не растворяются даже самые мелкие
карбиды (ф. 476/5). Структура мартенсита настолько тонкая,
что не выявляется в микроскопе. Не выявляются также границы
аустенитного зерна. Твердость стали низкая (рис. 94). На микро¬
фотографии 476/6 показана структура после закалки с 1185° С.
Это самая низкая из принятых в производстве температура на¬
грева под закалку. В этом случае границы аустенитного зерна
отчетливо выявляются на фоне мартенситной матрицы, содержа¬
щей некоторое количество аустенита. Мелкие карбиды (ф. 476/5)
исчезают. Твердость высокая — 917 HV (см. рис. 94). После
закалки с 1235° С, т. е. с температуры, соответствующей верх¬
нему пределу температурного интервала аустенизации, аустенит¬
ные зерна, так же как и мартенситные кристаллы, становятся
более крупными (ф. 477/7). В результате увеличения количества
остаточного аустенита твердость падает до 813 HV (см. рис. 94).
На микрофотографии 476/8 дана структура перегретого
образца, в котором началось плавление. В первую очередь оп¬
лавляются границы аустенитного зерна. После закалки эти
объемы затвердевают в виде карбидной сетки и часто в них появ*
600 WOO 1200 Н00
Температура,°С
Рис. 94. Влияние температуры аустенизации иа
твердость быстрорежущей стали № 213 с 9% Мо.
Продолжительность выдержки 2 мин. Образец
в виде диска толщиной 3 мм, закалка в воде
ляются поры. При этом растут как размеры аустенитных зерен,
так и количество остаточного аустенита. Дальнейшее увеличение
перегрева сопровождается повышением твердости в связи с об¬
разованием ледебурита.
При отпуске мартенсит распадается, выделяются очень
мелкодисперсные карбиды, которые придают мартенситу тем¬
ную окраску после травления. В результате отпуска при 400° С
выделяется, по-видимому, цементит. В структуре возникает
зернистый рельеф (ф. 477/1). Твердость падает до 771 HV
(рис. 95). На микрофтографии 477/2 показаны изменения в струк¬
туре после отпуска при 500° С по сравнению с микрофотографией
477/1. Вся матрица травится равномерно, что, очевидно, обуслов¬
лено наличием очень мелкодисперсных выделений. Крупные
карбиды имеют вид темных линий, а маленькие светлые области
соответствуют непревращенному аустениту. Твердость увели¬
чивается до 830 HV. Однородная темная структура без светлых
областей остаточного аустенита возникает в результате отпуска
при 550° С (ф. 477/3). В этом образце твердость повышается до
888 HV благодаря развитию процессов вторичного твердения.
Очевидно, при этом выделяются очень мелкодисперсные карбиды
ванадия.
Структура после отпуска образцов, закаленных с 1235° С,
отличается увеличенным содержанием остаточного аустенита
(ф. 476/7). После отпуска при 400 и 500° С остаточному аусте¬
ниту соответствуют светлые области на фоне темных игл отпу¬
щенного мартенсита (ф. 477/4, 5). Остаточный аустенит исчезает
только при 550° С (ф. 477/6). Однако области остаточного аусте¬
нита, в которых произошел распад, остаются светлыми благо¬
даря присутствию в них мелких карбидных выделений, в то
время как мартенситные иглы с более крупными карбидными
частицами травятся в темный цвет. Твердость этих образцов
очень высокая — 927 HV.
Для термической обработки этой стали в производственных
условиях рекомендуются следующие режимы [90].
Отжиг на зернистый перлит при 770—
820° С. При этом достигается твердость 250—300 НВ. Структура
состоит из мелкозернистого перлита с крупными включениями
ледебуритного карбида (ф. 476/4).
19000
17000 ^
1
|
15000 |
f
13000 ^
11000
200 т боо
Температура, X
ООО
2
Рис. 95. Влияние температуры отпуска на твердость и индукцию
насыщения быстрорежущей стали № 213 с 9% Мо.
— аустенизация при 1185° С; продолжительность выдержки
мин\ — — аустенизация при 1235° С; продолжительность
выдержки 2 мин. Отпуск: два раза по I ч. Образец диаметром 6 мм
Закалка от 1200—1230° С для резцов и инструмента
простой формы. Инструмент более сложной формы и строгаль¬
ный инструмент закаливают с 1180—1210° С. Так как у этой
стали значение критической скорости охлаждения низкое,
закалку можно проводить как в масле, так и на воздухе или в со¬
ляной ванне. В мартенсите отчетливо видны границы первичных
зерен аустенита (ф. 476/6). С повышением температуры аустени¬
зации увеличиваются размеры аустенитного зерна и количество
остаточного аустенита (ф. 476/7). При очень высокой температуре
аустенизации начинается оплавление (ф. 476/8).
Отпуск между 530 и 550° С. При этом в мартенситных
иглах и в остаточном аустените идут процессы вторичного твер¬
дения, сопровождающие выделение очень мелких частиц
(ф. 477/3, 4). Твердость достигает своего максимального зна¬
чения.
5. СТАЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ ВОЛЬФРАМ,
ХРОМ, ВАНАДИЙ, МОЛИБДЕН
И КОБАЛЬТ
Быстрорежущая сталь с 13% W
На микрофотографиях 477 и 478 показаны структуры
быстрорежущей стали № 214 с кобальтом после отжига на зер¬
нистый перлит, закалки и отпуска. Эта сталь может работать
в самых тяжелых условиях благодаря высокому содержанию
ванадия и кобальта. Сталь была выплавлена в основной дуговой
электропечи и прокатана в квадратные прутки размерами 15Х
Х15 мм. В состоянии поставки — после отжига на зернистый
перлит.
Ледебурит этой стали наряду с карбидом MeQС содержит
большое количество частиц карбида ванадия. Под микроскопом
карбиды ванадия выглядят розовыми, а на микрофотографиях
8*
имеют серый цвет. Это позволяет отличить их от более светлых
карбидов Ме6С (ф. 477/8). Часто карбиды ванадия имеют сфе¬
рическую форму и окружены карбидами Ме6С.
Форма эвтектических карбидов после горячей обработки
показана на микрофотографии 477/7. Крупные частицы встре¬
чаются редко; размеры большинства частиц на порядок меньше.
В структуре этой стали находится повышенное количество леде¬
бурита в связи с высоким содержанием легирующих элементов.
Карбиды распределены отдельными скоплениями, однако это
не считается вредным.
В производственных условиях рекомендуются следующие
режимы термической обработки [90].
Отжиг на зернистый перлит при 770—820° С.
В результате отжига образуется зернистый перлит (ф. 477/8)
и падает твердость. В структуре наряду со светлыми частицами
AfeeC и серыми карбидами ванадия встречаются также Ме7С3.
Закалкас 1220—1270° С. В правильно закаленных струк¬
турах границы аустенита хорошо видны, однако структура мар¬
тенсита, которая содержит также и аустенит, выявляется с тру¬
дом (ф. 478/1) Светлые частицы Ме6С, которые видны на микро¬
фотографии 477/8 и которые содержат серые карбиды ванадия,
после закалки исчезают почти полностью, так же как и кар¬
биды Ме7С3. После аустенизации при 1270° С обнаруживаются
первые признаки оплавления (ф. 478/8).
Отпуск между 560—580° С. После закалки от 1220° С
отпуск между 400 и 750° С дает различные структуры. После
отпуска при 400 и 500° С в структуре наблюдается зернистый
рельеф (ф. 478/2, 3), а после отпуска при 550° С, т. е. при тем¬
пературе вторичного твердения (рис. 96), структура темнеет
0 200 400 600 800
Температурах
Рис. 96. Влияние температуры отпуска на твердость быстрорежущей
стали & 214:
аустенизация при 1220*0, продолжительность выдержки
2 мин\ — аустенизация при 1270° С; продолжительность
выдержки 2 мин. Отпуск: два раза по 1 ч. Образец в виде диска толщи¬
ной 3 мм. Закалка в воде
и становится гладкой (ф. 478/4). Очевидно, в результате отпуска
при 400 и 500° С выделяются крупные частицы цементита, а
после отпуска при 550° С — очень мелкие карбиды ванадия.
По-видимому, мелкие карбиды ванадия выделяются и при 600° С,
однако наличие шероховатости указывает на некоторое укруп¬
нение карбидных частиц. Только после отпуска при 750° С
выделения укрупняются настолько, что становятся видимыми
в оптическом микроскопе (ф. 478/6). Одновременно падает твер¬
дость. При этом, вероятно, происходит также изменение струк¬
туры карбидной фазы.
В результате аустенизации при 1270° С в твердый раствор
переходит больше карбидов и в закаленном образце содержится
больше остаточного аустенита, чем в образцах, закаленных
с 1220° С. Остаточный аустенит хорошо выявляется в результате
отпуска при 400° С, так как при этой температуре распадается
только мартенсит, а непревращенный аустенит остается свет¬
лым (ф. 478/7). Кроме того, уменьшается количество мелких
карбидных частиц, которых очень много в образце, закаленном
с 1220° С. Остаточный аустенит исчезает из структуры после от¬
пуска при 600° С (ф. 478/8). Размеры отдельных мартенситных
игл, которые все еще выявляются в структуре, больше после за¬
калки с 1270° С (ф. 478/8), чем после закалки с 1220° С (ф. 478 5).
Однако твердость в первом случае даже несколько выше.
59
ЛИТЕРАТУРА
1. Н ultgr en A. et al. Veining in Ferrite. J. Iron Steel
Inst. 188(1958), p. 247/61.
2. Hanemann H. u. Schrader A. Atlas Metallo¬
graphies, Bd 1, Kohlenstoffstahle. Berlin (1933).
3. Horstmann D. Das Zustandsschaubild Eisen-Kohlen-
stoff und die Grundlagen der Warmebehandlungen der Eisen-
Kohlenstoff-Legierungen. 4 Aufl., Diisseldorf (1961).
4. Pitsch W. u. Schrader A. Die Ausscheidungsform
des Zementits in Ferrit. Arch. Eisenhuttenwes., 29 (1958),
S. 485/88 (Mitt. Max-Planck-Inst. Eisenforsch. Abh. 775,
u. Werkstoffaussch. 1140).
5. Pitsch W. u. Schrader A. Die Ausscheidungsform
des e-Karbids im Ferrit und Martensit beim Anlassen. Arch.
Eisenhuttenwes., 29 (1958), S. 715/21, (Mitt. Max-Planck-Inst.
Eisenforsch., Abh. 789).
6. D i j к s t r a L. J. Precipitation phenomena in the solid
solutions of nitrogen and carbon in а-iron below the eutectoid
point. J. Metals 1 (1949), p. 252/60.
7. P i t s c h W. Die kristallographischen Eigenschaften von
Eisennitrid-Ausscheidungen im Ferrit. Arch. Eisenhuttenwes.,
32 (1961), S. 493/500 (Mitt. Max-Planck-Inst. Eisenforsch.,
Abh. 886 u. Werkstoffaussch. 1279).
8. В e 1 a i e w N. T. Kristallisation, Struktur und Eigenschaf¬
ten des Stahles bei langsamer Abkiihlung. Ann. des Kaiserl.
Russ, techn. Vereins 1909. Vgl. Stahl u. Eisen, 32 (1912),
S. 1272/75.
9. В e 1 a i e w N. T. Sur la reproduction artificielle de la struc¬
ture de Widmanstatten dans 1'acier au carbon. Rev. Metallurg.
Min. 7(1910), p. 510/21.
10. S c h г e i b e'r s С. V. Beitrage zur Geschichte und Kenntnis
meteorischer Stein- und Metalmassen. Wien (1820).
11. Rose A. u. Klein A. Der Ferrit in Widmannstatten-
scher Anordnung. Ein Beitrag zum Umwandlungs- und Festig-
keitsverhalten schweiflbarer Baustahle. Stahl u. Eisen 79
(1959), S. 1901/12 (Mitt. Max-Planck-Inst. Eisenforsch., Abh.
838 u. Werkstoffaussch. 1214).
12. S c h г a d ejr A. Der Einflufi des Atzvorganges auf die Ge-
fiigewiedergabe im elektronenmikroskopischen Bild. Arch.
Eisenhuttenwes., 29(1958), S. 793/97. (Mit. Max-Planck-Inst.
Eisenforsch. Abh. 799).
13. R о s e A. u. H о u g a г d у H. P. Entartete Gefiige als
gleichgewichtsnahe Umwandlungsform des Austenits. Arch.
Eisenhuttenwes., 34 (1963), S. 259/67 (Mitt. Max-Planck-
Inst. Eisenforsch. Abh. 942 u. Werkstoffausschufi. 1369).
14. R о s e A. u. H о u g a г d у H. P. Einflufi von Legierungs-
elementen auf die Bildung des Perlits und die Entartung des
Gefuges. Arch. Eisenhuttenwes., 3 (41963), S. 369/76 (Mitt.
Max-Planck-Inst. Eisenforsch., Abh. 943 u. Werkstoffaussch.,
1373).
15. Rose A. u. St r ass burg W. Kinetik der Austenit-
bildung unlegierter und niedriglegierter untereutektoidischer
Stahle. Arch. Eisenhuttenwes., 27 (1956), S. 513/20 (Mitt.
Max-Planck-Inst. Eisenforsch., Abh. 678 u. Werkstoffaussch.
1032).
16. Oberhof fer P. Schieferbruch und Seigerungserschei-
nungen Stahl u. Eisen, 40 (1920), S. 712.
17. Rose A. u. a. Kohlenstoffentmischungen bei der Warme-
behandlung von Stahlen als Folge der Primarsiegerung.
Arch. Eisenhuttenwes., 35(1964), S. 209/20 (Mitt. Max-Planck-
Inst. Eisenforsch., Abh. 967 u. Werkstoffaussch. 1402).
18. Plockinger E. u. Randak A. Untersuchungen
uber das Zeilengefiige in legierten und unlegierten Baustahlen.
Stahl und Eisen, 78 (1958), S. 1041/58 (Werkstoffaussch. 1136).
19. W e v e r F. u. a. Atlas zur Warmebehandlung der Stahle.
Teil I, II. Hrsg. Max-Planck-Inst. Eisenforsch. u. Werkstoff¬
aussch. Verein Deutscher Eisenhuttenleute. Diisseldorf (1954/
56/58).
20. W i e s t e г H. I. u. a. Ursache und Entstehung des anomalen
Gefuges in Stahlen. Arch. Eisenhuttenwes., 31 (1960), S. 731/45
(Werkstoffaussch. 1251).
21. H о u d г e m о n t E. Handbuch der Sonderstahlkunde.
Bd 1, 2, 3. Aufl. Berlin, Gottingen, Heidelberg, Diisseldorf
(1956), S. 157, Abh. 125.
22. К г i s e m e n t O. Zur Kinetik des Anlassens von Martensit.
Arch. Eisenhuttenwes., 29(1958), S. 723/29 (Mitt. Max-Planck-
Inst. Eisenforsch., Abh. 790).
23. J e 1 1 i n g h a u s W. Anlafivorgange im Martensit. Arch.
Eisenhuttenwes., 27 (1956), S. 433/48 (Mitt. Max-Planck-Inst.
Eisenforsch. Abh. 671 u. Werkstofforsch. 1022).
24. К г i s e m e n t O. Kalorimetrische Untersuchungen zur
Kinetik des Martensitanlassens. Arch. Eisenhuttenwes, 27
(1956), S. 731/42 (Mitt. Max-Planck-Inst. Eisenforsch., Abh.
696).
25. J e 1 1 i n g h a u s W. Anregung der Zwischenstufen-Umwand-
lung des Stahles durch kleine Mengen von a-Eisen. Arch.
Eisenhuttenwes. 23 (1952), S. 459/70 (Mitt. Мах-Р1апск. Inst.
Eisenforsch., Abh. 563 u. Werkstoffaussch. 814).
26. W e v e г F. u. Rose A. Einflufi des Siliziums auf das
Umwandlungsverhalten der Stahle. Koln, Opladen 1959. (For-
schungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums
Nordrhein-Westfalen № 701).
27. DIN 17100 — Allgemeine Baustahle. Okt. 1957.
28. DIN 1623 — Feinbleche aus unlegierten Stahlen. Feinbiache
aus weichen Stahlen. Jan. 1961.
29. Stahl-Eisen-Pruffblatt 1510—61—Mikroskopische Priifung von
Stahlen auf Korngrofie mit Bildreihen. 1 Ausg. Dez. 1961.
30. S о 1 t e r R. L. and В e a t t i C. W. Grain Structure of
Aluminium-Killed, Low Carbon Steel Sheets. J. Metals, Trans.
3 (1951), p. 721/26.
31. Wert hebach P. u. Hoff H. Einflufi des Gluhens
auf die Ausscheidung von Aluminiumnitrid und die mecha-
nischen Eigenschaften von unlegierten Baustahlen. Stahl u.
Eisen 78 (1958), S. 736/43 (Werkstoffaussch. 1127).
32. Stahl-Eisen-Priifblatt 1610-60-Prufung von Eisenwerkstoffen
durch Schwefelabdruck. 1 Ausg. Nov. 1960.
33. DIN 17222 — Kaltgewalzte Stahlbander fur Federn. April 1955.
34. W i e s t e r H. J. u. a. Einflufi der Stickstoffabbildung
durch Aluminium auf die Eigenschaften von Baustahlen.
Stahl u. Eisen 77 (1957), S. 773/84 (Werkstoffaussch. 1079).
35. W i es ter H. J. u. a. Stickstoff als Legierungselement in
Mangan-Vanadin-Baustahlen aus dem Siemens-Martin-Ofen.
Stahl u. Eisen, 79 (1959), S. 1120/29 (Werkstoffaussch. 1199).
36. D a h 1 W. u. a. Obermikroskopischer Nachweis von Alu¬
miniumnitrid in betriebsmafiig erschmolzenen Baustahlen.
Arch. Eisenhuttenwes, 32 (1961), S. 475/78 (Werkstoffaussch.
1278).
37. К 6 n i g P. u. a. Wechselwirkung von Aluminium, Vanadin
und Stickstoff in aluminiumberuhigten, mit Vanadin und
Stickstoff legierten Baustahlen mit rd 0,2% C und 1,5% Mn.
Arch. Eisenhuttenwes., 32 (1961), S. 541/56 (Werkstoffaussch.
1282).
38. DIN 17155 Bl. 2 — Kesselbleche; Gutevorschriften fur die
verwendeten Stahle. Jan. 1959.
39. P г a m a n i к S. u. a. Manganhartstahlgufi, seine Warme¬
behandlung und Festigkeitseigenschaften. In: Aus Wissen-
schaft und Praxis des Giefiereiwesens. Hrsg.: Bergische Stahl-
industrie Remscheid. Diisseldorf (1955), S. 264/88.
40. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 200-58-Legierte Kaltarbeitsstahle.
2 Ausg. Sept. 1958.
41. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 390-61-Nichtmagnetisierbare Stahle.
2. Ausg. April 1961.
42. H u 1 t g r e n A. Isothermal transphormation of austenite
and partitioning of alloying elementes in low alloy steel.
Kungl. Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar, Fjarde
Serien, Bd. 4, Stockholm (1953).
43. DIN 17200 Vergiitungsstahle. Dez. 1951.
44. Peter W. u. Wiesenecker J. Einflufi von Alu¬
minium und Stickstoff auf die arteigene Korngrofie vonChrom-
Mangan-Einsatzstahl. Stahl u. Eisen, 82(1962), S. 23/30
(Werkstoffaussch. 1306).
60
45. DIN 17210 — Einsatzstahle. Jan. 1959.
46. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 400-60-Nichtrostende Walz- und
Schmiedestahle. 3. Ausg. Marz. 1960.
47. Schafmeister P. u. Ergang R. Die spr5de cr-phase
im Dreistoffsystem Eisen-Chrom-Mangan. Arch. Eisenhiitten-
wes., 12 (1938/39), S. 507/10.
48. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 490-52-Ventilstahle. 1 Ausg. Mai
1952.
49. К г о n e i s M. u. a. Isothermische Zeit-Temperatur-Umwand-
lungs-Schaubilder gebrauchlicher Werkstoffstahle. Arch. Eisen¬
hiittenwes., 24 (1953), S. 333/49 (Werkstoffaussch. 848).
50. H о u d г e ш о n t E. u. a. Beitrag zur Kenntnis der Um-
wand lungs vorgange in Chrom- und Manganstahlen. Arch.
Eisenhiittenwes., 18 (1944/45), S. 147/54.
51. Pitsch W. u. Schrader A. Zur Bildung des Ferrits
beim Austenitzerfall eines untereutektoidischen Molibden-
stahles. Arch. Eisenhiittenwes., в печати.
52. J a h n E. u. a. Verhalten warmfester Stahle im Langzeit—
standversuch bei 500—700° C. Teil III. Ergebnisse der Zeit-
standsversuche bei ferritischen Rohrenstahlen. Arch. Eisen¬
hiittenwes., 28(1957), S. 259/67.
53. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 550-57-Stahle fiir grofiere Schmiede-
stiicke — 2-Ausg. Sept. 1957.
54. H о 1 d t H. u. Griin P. Verhalten warmfester Stahle im
Langzeit-Standversuch bei 500 bis 700° C. Teil IV. Ergeb¬
nisse der Zeitstandversuche an ferritischen Maschinenbau-
stahlen. Arch. Eisenhiittenwes., 28 (1957), S. 269/85.
55. В a e г 1 e с к e n E. u. F a b г i t i u s H. Ausscheidungs¬
vorgange in einem Stahl mit rd. 0,14% C, 0,6% Mo und
0,3% V und ihr EinfluB auf seine Eigenschaften. Arch. Eisen¬
hiittenwes., 33 (1962), S. 261/67.
56. В u n g a г d t K. u. a. Untersuchungen iiber den Aufbau
des Systems Eisen-Chrom-Kohlenstoff. Arch. Eisenhiittenwes.,
29(1958), S. 193/203. (Werkstoffaussch. 1118).
57. W e v e r F. u. Koch W. Versuche zur Klarung des Um-
wamdlungsverhaltens eines Sondercarbidbildenden Chrom-
stahls. Stahl u. Eisen, 74 (1954), S. 989/1000 (Mitt. Max-Planck.
Inst. Eisenforsch. Abh. 603 u. Werkstoffaussch. 904).
58. Schrader A. Der Perlit in einem Chromstahl mit 0,4% C
und 3,5% Cr. Arch. Eisenhiittenwes., 25 (1954), S. 465/74
(Werkstoffaussch. 915).
59. В a e г 1 e с к e n E. u. a. Untersuchungen iiber das Umwand-
lungsverhalten, die Kerbschlagzahigkeit und die Neigung
zur interkristallinen Korrosion von Eisen-Chrom-Legierungen
bis 30%. Stahl u. Eisen 81 (1961), S. 768/78 (Mitt. Max-Planck-
Inst, Eisenforsch. Abh. 881 u. Werkstoffaussch. 1272).
60. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 470-60-Hitzebestandige Walz- und
Schmiedestahle. 4. Ausg. Marz 1960.
61. Plockinger E. u. Randak A. Untersuchungen
iiber das Zeilengefuge in unlegierten und legierten Baustahlen.
Stahl u. Eisen 78 (1958), S. 1041/58 (Werkstoffaussch. 1136).
62. P e t e г W. u. F i n к 1 e г H. Betrachtungen iiber Mog-
lichkeiten zur Erzielung eines zeilenfreien. Gefiiges. Harterei-
techn. Mitt. 16 (1961), S. 137/46.
63. DIN 17175 — Nahtlose Rohre aus warmfesten Stahlen L.
Jan. 1959.
64. S c h г a d e г A. Gefugeveranderungen in ferritischen und
austenitischen Sonderstahlen durch langzeitige Beanspru-
chung bei erhohter Temperatur. Rev. univ. Mines. 12 (1956),
S. 537/42.
65. S c h r a d e r A., Krisch A. Microscopic observations
of precipitates in austenitic and ferritic steels after creep te¬
sting. In: Iron Steel Inst. London 1959. (Special Report №64),
p. 225/34.
66. P u s c h R. u. Schuller H. J. Ober ein saumformiges
Eutektoid im Umwandlungsgefiige niedrig- und mittellegierter
warmfester Stahle. Arch. Eisenhiittenwes., 29 (1958), S. 65/72
(Werkstoffaussch. 1112).
67. H a b г a к e n L. Sur la m etallographie electronique.
III. fetude du comportement a chaud de la nuance d’acier
a 2V4% Cr — 1% Mo. Centre national de Recherches Metal-
lurgiques. Liege 1953, p. 113/56.
68. N a u m a n n F. K. Der EinfluB von Legierungszusatzen
auf die Bestandigkeit von Stahl gegen Wasserstoff unter hohem
Druck. Stahl u. Eisen 58 (1938), S. 1239/50 (Werkstoffaussch
441).
69. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 590-51-Druckwasserstoffbestan-
dige Stahle. 1 Ausg., Juli 1951.
70. DIN 17221 — Warmgeformte Stahle fur Federn. April 1955.
71. DIN 17225 — Warmfeste Stahle fiir Federn. April 1955.
72. DIN 17240 Bl. 2-Warmfeste Stahle fiir Schrauben und Muttern
Jan. 1959.
73. К о c h W. u. a. Die Karbide und das Zeitstandverhalten von
Chrom-Molibdan-Vanadin-Stahlen. Arch. Eisenhiittenwes., 28
(1957), S. 445/59 (Mitt. Max-Planck-Inst, Eisenforsch. Abh.
718. Chemikeraussch. 242 u. Werkstoffaussch. 1088).
74. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 250-63-Legierte Warmarbeits-
stahle. 3 Ausg. Marz. 1963.
75. Rose A. u. Rademacher L. Austenitzerfall und
Karbidbildung warmfester Stahle in der Perlitstufe. Stahl
und Eisen, в печати.
76. W i e s t e г H. I. u. a. Ausscheidungsvorgange in austeni¬
tischen Chrom-Nikel-Stahlen und ihr EinfluB auf die Neigung
zur interkristallinen Korrosion. Arch. Eisenhiittenwes., 30
(1959), S. 299/308 (Werkstoffaussch. 1187).
77. Koch W. u. a. Anderungen im Gefiige austenitischer Stahle
bei Zeitstandsversuchen. Stahl u. Eisen, 78 (1958), S. 1251/62
(Mitt. Max-Planck-Inst. Eisenforsch. Abh. 776. u. Werkstoff¬
aussch. 1143).
78. Bungardt K. u. Lennartz G. Ausscheidungs¬
vorgange in titanstabilisierten austenitischen Chrom-Nikel-
Stahlen und ihre Beziehung zur interkristallinen Korrosion.
Arch, Eisenhiittenwes., 27 (1956), S. 127/33 (Werkstoffaussch
1003).
79. Bungardt K. u. Lennartz G. Ausscheidungs¬
vorgange und interkristalline Korrosion in einem nichtrosten-
den austenitischen Chrom-Nikel-Stahl mit Niob. Arch. Eisen¬
hiittenwes., 29 (1958), S. 359/64 (Werkstoffaussch. 1131).
80. S h о г t s 1 e e v e F. G., Nicholson M. E. Trans¬
formations in ferritic chromium steels between 1100 and 1500° F
(595 and 815° C). Trans. Amer Soc. Metals. 43 (1951), p. 142/56.
81. Schrader A. u., Krisch A. Mikroskopische Beo-
bachtungen von Ausscheidungen in austenitischen und ferri¬
tischen Stahlen nach dem Kriechversuch. Koln. Opladen 1959
(Forschungsberichte des Wirtschafts—u. Verkehrsministeriums
Nordrhein-Westfalen № 757).
82. S c h г a d e г A. Die Gefugeuntersuchungen von Eisen und
Stahl mit dem Elektronenmikroskop. Schweiz, angew. Wiss.
Techn. 26(1960), S. 163/70.
83. К г б n M. e. a. Contribution a l'etude du mode d'action
du nickel (jusque a 9%) sur les proprietes mechanique des aciers
a basse temperature. Mem. sci. Rev. Metallurg. 58 (1961),
p. 901/14.
84. R о s e A. u. Opel P. Der EinfluB von Legierungselemen-
ten geringer Kohienstoffaffinitat auf das Urn wand lungs ver¬
halten der Stahle. Устное сообщение.
85a. Rose A. u. Peter W. Konstitutionsforschung als Grund-
lage der Warmebehandlung der Stahle. Stahl u. Eisen, 72
(1952), S. 1063/75.
85. К г a i n e г H. und M i t s c h e R. Beitrag zur Kenntnis
der Karbide in vanadinlegierten Schnellarbeitsstahlen. Arch.
Eisenhiittenwes., 20 (1949), S. 197/98 (Werkstoffaussch. 681).
86. Leckie-Ewing P. A Study of the microhardness
of the major carbides in some high speed steels. Trans. Amer.
Soc. Metals. 44 (1952), p. 348/66.
87. Stahl-Eisen-Prufblatt 1615-59-Mikroskopische Priifung von
Schnellarbeitsstahlen anf Karbidzeilen mit Bildreihen. I. Ausg.
April 1959.
88. R о s e A. u. a. EinfluB der Austenitisierungsbedingungen
auf das Umwandlungsverhalten von Schnellarbeitsstahlen.
Stahl u. Eisen 79 (1959), S. 1243/58.
(Mitt. Max-Plank-Inst. Eisenforsch. Abh. 824 u. Werkstoff¬
aussch. 1200).
89. Kuo K. Carbide precipitation, secondary hardening and
red hardness of high-speed steels. J. Iron Steel Inst. 174 (1953),
p. 223/28.
90. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 320-63-Schnellarbeitsstahle. 5. Ausg.
Marz 1963.
ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА НА СООТНОШЕНИЕ
ФЕРРИТА, ПЕРЛИТА И ЦЕМЕНТИТА
Сталь № 112.
Термообработка: 950° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Размеры образца 20X20X8 мм.
301/1. Феррит и несколько областей перлита; маленькие
темные зерна являются шлаковыми включениями. Ферритное
зерно восьмого балла: 97% феррита, 3% перлита.
Сталь № 113.
Термообработка: 920° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Диаметр образца 30 мм.
301/2. Феррит с равномерно распределенными областями
перлита. 90% феррита, 10% перлита.
Сталь № 114.
Термообработка: 880° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Размеры образца 20X30X8 мм.
301/3. Феррит и перлит. Из-за более высокого содержания
углерода количество перлита увеличилось до 20%. Зерно феррита
меньше восьмого балла.
Сталь № 115.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Диаметр образца 30 мм.
301/4. Перлита стало больше. Феррит находится между обла¬
стями перлита неправильной формы. 65% феррита, 35% перлита.
Сталь № 116.
Термообработка: 840° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Диаметр образца 30 мм.
301/5. Наряду с большими областями имеются также очень
маленькие участки перлита неправильной формы. Количество
перлита снова увеличилось. 45% феррита, 55% перлита. Аусте¬
нитное зерно седьмого—девятого балла.
Сталь № 117.
Термообработка: 820° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Диаметр образца 20 мм.
301/6. Сетка феррита вокруг участков перлита. Зерна фер¬
рита значительно мельче, чем в предыдущих образцах. 38% фер¬
рита, 62% перлита. Аустенитные зерна девятого-десятого, а
также восьмого и девятого баллов.
Сталь № 118.
Термообработка: 810° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Размеры образца 10X10X5 мм.
301/7. Основная составляющая — перлит, лишь небольшое
количество зерен феррита находится на границах первичных ау¬
стенитных зерен. Травимость перлитных зерен различна. 2%
феррита, 98% перлита.
Сталь № 119.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин; охлаждение
с печью. Размеры образца 15X 15Х 10 мм.
301/8. Цементитная сетка и перлит. Из-за медленного охла¬
ждения пластины цементита крупные и поэтому хорошо видны
при небольшом увеличении. Аустенитное зерно — от восьмого,
седьмого до пятого балла.
Сталь № 112.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч; охлаждение на воздухе.
Размеры образца 20X20X8 мм. Твердость 97HV.
302/1. Зерна феррита имеют неправильную полигональную
форму, размеры их различны. Между зернами феррита нахо¬
дятся перлитные области; зерна шестого—восьмого балла.
302/2. Границы зерен феррита выявляются более четко
в случае большой разориентировки соседних зерен. Несколько
темных шлаковых включений.
ГРАНИЦЫ СУБЗЕРЕН В ФЕРРИТЕ
Сталь № 112.
Термообработка: 1250° С в течение 2 ч; охлаждение на воз¬
духе. Размеры образца 20X10X10 мм. Твердость 10 HV.
302/3. Ферритные зерна неправильной формы, из-за высо¬
кой температуры отжига очень крупные. Часть из них образует
62
видманштеттову структуру. Внутри некоторых зерен видны суб¬
границы. Маленькие области перлита.
302/4, а. Границы субзерен внутри зерен феррита образуют
тонкую сетку.
302/4, б. Та же структура, что и на предыдущей микрофо¬
тографии, но сфотографирована при косом освещении (свет па¬
дает слева). Границы субзерен травятся слабее, чем окружающий
феррит, и образуют выступы на поверхности.
Железо высокой чистоты (№ 120).
Литое состояние.
302/5. Показаны четыре зерна феррита с очень четкими гра¬
ницами. Зерна содержат сетку субграниц.
ВЫДЕЛЕНИЯ В ФЕРРИТЕ
Сталь № 112.
Термообработка: 1250° С в течение 2 ч, охлаждение на воз¬
духе; 950° С в течение 1 ч; охлаждение в течение 12 мин до 715° С;
охлаждение с печью в течение 26 ч до 150е С. Размеры образца
20X 10Х 10 мм. Твердость 88,4 HV.
302/6. Феррит. Видны два перлитных участка и толстые це-
ментитные выделения на некоторых границах ферритных зерен.
302/7. Области тонкопластинчатого перлита, частично окру¬
женные цементитом. Крупные выделения цементита по границам
зерен. Внутри зерна феррита выделений карбида не видно. Не¬
сколько шлаковых включений.
302/8. Экстракционная реплика. В зерне феррита группы
больших, а также очень мелких выделений нитрида алюминия.
Под оптическим микроскопом они не видны (ф. 302/7).
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе;
700° С в течение 1 ч, охлаждение в воде. Размеры образца 20Х
10Х 10 мм. Твердость 127 ЯК (определена через 1 ч после закалки).
303/1. Феррит и несколько областей зернистого перлита.
Внутри феррита имеются слабо заметные очень мелкие выделе¬
ния нитрида алюминия.
303/2. Экстракционная реплика. Большие темные частицы
цементита экстрагированы из зернистого перлита. Многочислен¬
ные мелкие выделения нитрида алюминия в феррите. Карбидные
выделения не наблюдаются.
Термообработка: 950°С в течение 1 ч, охлаждение на воз¬
духе; 700°С в течение 1 ч, охлаждение в воде; 50°С в течение
двух дней, охлаждение на воздухе. Размеры образца 20хЮх
ХШм. Твердость 182 HV.
303/3. Внутри зерен феррита заметна шероховатость. Видна
область зернистого перлита.
303/4. Только на экстракционной реплике можно видеть,
что шероховатость внутри феррита вызвана выделением очень
мелких пластин, образующих группы. Имеются два больших
выделения нитрида алюминия.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воз¬
духе; 700° С в течение 1 ч, охлаждение в воде; 100° С в течение
двух дней; охлаждение на воздухе. Размеры образца 20Х 10Х
Х10 мм. Твердость 154 HV.
303/5. Шероховатость феррита более заметна, чем на микро¬
фотографии 303/3. Имеется небольшое количество зернистого
перлита.
303/6. Экстракционная реплика. В феррите видны мелкие
выделения; отчасти они подобны выделениям на микрофотогра¬
фии 303/4, наблюдаются также длинные разветвленные частицы.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе,
700° С в течение 1 ч, охлаждение в воде; 150° С в течение 2 ч,
охлаждение на воздухе. Размеры образца 20Х 10Х 10 мм. Твер¬
дость 113 HV.
303/7. Шероховатость феррита стала более заметной. То,
что она не видна в отдельных зернах, объясняется более слабым
травлением. Небольшое количество зернистого перлита.
303/8. Экстракционная реплика. Как и следует из увеличе¬
ния интенсивности фона на предыдущей микрофотографии теперь
выделения видны отчетливо. Они образуют довольно длинные
частицы, которые состоят из игл, расположенных как парал¬
лельно, так и перпендикулярно друг к другу; иногда они лежат
по обе стороны центрального ребра. Это — выделение е-карбо-
нитрида.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе;
700° С в течение 1 ч, охлаждение в воде; 150° С в течение 50 ч,
охлаждение в воде. Размеры образца 20X10X10 мм. Твердость
195 HV.
304/1. Видны маленькие глобулярные выделения. Имеются
области зернистого перлита.
304/2. Экстракционная реплика. Выделения выросли и их
форма изменилась по сравнению с микрофотографией 303/8.
Видны тонкие иглы, расположенные по обе стороны длинного
ребра и образующие одна с другой угол около 60°. Выделения
состоят из цементита и е-карбонитрида.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воз¬
духе; 700° С в течение 1 ч, охлаждение в воде; 250° С в течение
2 ч, охлаждение в воде. Размеры образца 20Х 10Х 10 мм. Твер¬
дость 111 HV.
304/3. Выделения в феррите значительно крупнее, чем на
микрофотографии 304/1. Однако детали их строения не видны.
Имеется несколько частиц перлитного цементита.
304/4. Экстракционная реплика. Выделения образуют тон¬
кие короткие полосы, которые состоят из групп параллельных
волокон. Полосы часто растут вместе под постоянным углом
(^70°), они имеют кристаллическую структуру цементита.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе;
700° С в течение 1 ч, охлаждение в воде; 300° С в течение 2 ч,
охлаждение в воде. Размеры образца 20Х 10Х 10 мм. Твердость
103 HV.
304/5. В феррите наблюдаются выделения в виде глобуль и
тонких стержней. Имеется зернистый перлит
304/6. Экстракционная реплика. По форме цементитные вы¬
деления аналогичны показанным на микрофотографии 304/4,
однако группы параллельных волокон шире.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе;
700° С в течение 1 ч, охлаждение в воде; 400° С в течение 2 ч,
охлаждение в воде. Размеры образца 20Х 10Х 10 мм. Твердость
99 HV.
304/7. Число выделений уменьшилось из-за более высокой
растворимости углерода в феррите. Размеры частиц и их плот¬
ность кажутся меньшими, чем на микрофотографии 304/5. Они
наблюдаются реже. Вблизи границ зерен цементит встречается
реже. Зернистый перлит.
304/8. Экстракционная реплика. Группы параллельных во¬
локон цементита короче, чем на микрофотографии 304/6. Волокна
в группах упакованы более плотно. Прозрачные стержнеобраз¬
ные частицы и мелкие едва заметные выделения, по-видимому,
состоят из нитрида алюминия.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе;
700° С в течение 1 ч, охлаждение в воде; 500° С в течение 2 ч,
охлаждение в воде. Размеры образца 20Х 10X 10 мм. Твердость
102 HV.
305/1. Внутри зерен феррита частицы встречаются сравни¬
тельно редко. Цементит выделяется на границах зерен феррита
в виде маленьких частиц. Большие цементитные частицы яв¬
ляются частью зернистого перлита.
Термообработка: 950° С в течение 1 ч, охлаждение на воз¬
духе; 250° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры об¬
разца 20Х 10Х 10 мм. Твердость 93 HV.
305/2. Выделения в виде рассеянных стержней и частиц.
По сравнению с микрофотографией 304/3 выделений меньше, но
они крупнее.
305/3. Экстракционная реплика. Выделения цементита по¬
добны выделениям на микрофотографии 304/4, состоящим из
групп параллельных волокон, которые пересекают другие
группы волокон приблизительно под углом 70°, однако имеют
большие размеры. Пластины — выделения нитрида алюминия.
Сталь № 121.
Термообработка: 930° С в течение 1 ч, охлаждение на воз¬
духе; 200° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе. Лист толщи¬
ной 15 мм. Твердость 107 HV.
305/4. Феррит с мелкими выделениями. Цементит на гра¬
ницах зерен.
305/5. Экстракционная реплика. Выделения s-карбонитрида в
видесетки, образованной взаимно перпендикулярными стержнями.
305/6. Экстракционная реплика. На обеих сторонах длин¬
ного ребра образуются параллельные стержни, составляющие
с ребром угол около 60°. Предполагается, что ребро зародилось
на дислокационной линии в феррите.
Азотированное железо высокой чистоты (№ 122).
Лист толщиной 0,1 мм из чистого железа, обезуглероженного
и деазотированного при 800° С. Азотирование приблизительно
до 0,1% N в смеси аммиака и водорода при 580° С, закалка в воде*
и непосредственный отпуск:
при 175° С в течение 4,5 ч; охлаждение на воздухе.
306/1. Крупные ферритные зерна со стержнеобразными
выделениями а "-нитрида. Стержни ориентированы в трех на¬
правлениях. В нескольких местах видны поперечные сечения ча¬
стиц, они кажутся зернистыми. Выделения на субграницах имеют
вид более коротких стержней;
при 200° С в течение 10 мин, охлаждение на воздухе.5
306/2. Электролитически полированная фольга, толщиной
примерно 0,0001 мм. Матрицей является феррит с прямыми гра¬
ницами зерен. В большом зерне феррита наблюдаются выделения
а "-нитрида в виде параллельных, длинных, узких пластин.
Большинство выделений рассечено перпендикулярно плоскости
пластины. Некоторые выделения а"-нитрида, лежащие парал¬
лельно плоскости фольги имеют выраженную пластинчатую
форму [7 J.
при 300° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе.
306/3. Длинные иглы у'/нитрида в крупнозернистом феррите.
Пластинки нитрида рассечены почти перпендикулярно плоскости
их основания.
306/4. Электролитически полированная фольга толщиной
около 0,1 мкм. Матрицей является феррит с темными пластинами
у'-нитрида, которые рассечены перпендикулярно плоскости ос¬
нования. Зубчатая форма пластины свидетельствует об их сту¬
пенчатом росте. Тонкие линии внутри феррита — дислокации [7].
306/5. Экстракционная реплика образца, которому соот¬
ветствует микрофотография 306/3, показывающая часть пла¬
стины у'-нитрида. Верхняя зубчатая поверхность и смежные тем¬
ные полосы, вероятно, связаны со ступеньками в пластинах.
Тонкие черные полосы, по-видимому, представляют собой суб¬
структуру в пластинах.
ВИДМАНШТЕТТОВА СТРУКТУРА В ФЕРРИТЕ
Сталь № 123.
Термообработка: 1050° С в течение 3 мин, охлаждение в те
чение 95 сек до 500° С. Твердость 214 HV.
306/6. Видманштеттова структура, из групп параллельных
пластин феррита, окруженных сеткой феррита. Перлит.
306/7. Перлит содержит цементит в виде коротких стержней,
далеко отстоящих друг от друга. В верхней перлитной области,
которая примыкает к широкому ферритному участку, перлт
более мелкий и поэтому кажется темным.
Термообработка: 1050е С в течение 3 мин, охлаждение в те¬
чение 425 сек до 500Q С. Твердость 202 HV.
307/1. Видманштеттова структура. Из-за медленного охла¬
ждения сетка и иглы феррита лучше развиты, чем на микрофо¬
тографии 306/6.
307/2. Существуют резкие границы между перлитом и фер¬
ритными иглами, так как ориентация последних отличается от
ориентации перлитного феррита.
ПЛАСТИНЧАТЫЙ ПЕРЛИТ
Сталь № 124.
Термообработка: 1000° С в течение 1 ч, охлаждение с печью.
307/3. Пластинчатый перлит. В пределах каждого зерна
пластины цементита имеют почти постоянное направление, их
ориентация меняется от зерна к зерну. На границах перлитных
зерен, пластинки цементита, как правило, утолщаются. Видно
несколько цементитных глобулей.
307/4. Реплика. Отдельные перлитные зерна выявляются
лучше, чем на шлифе под оптическим микроскопом из-за различ¬
ной глубины травления матрицы. Пластины цементита часто изо¬
гнуты и прерывисты. Зернистый вид цементитных частиц опре¬
деляется их ориентацией по отношению к плоскости шлифа.
307/5. Электрохимически изолированная пластинка цемен¬
тита.
Сталь № 125.
Нагрев до 950° С; охлаждение со скоростью 0,25 град/мин
до температуры ниже Act-
307/6. Реплика; феррит и перлит. Для верхнего перлитного
зерна сечение частиц цементита плоскостью шлифа было косым,
поэтому выявилась его пластинчатая структура.
Сталь № 126.
Выплавка в мартеновской печи, обработка в вакууме, горя¬
чая деформация при 950° С, охлаждение в течение 20 сек до 500° С.
Диаметр образца 30 мм.
307/7. Крупнопластинчатый перлит. Пластины цементита
находятся на значительном расстоянии друг от друга. Зерно
63
перлита справа кажется более светлым из-за больших расстояний
между пластинами цементита и из-за более слабого травления.
Микроструктура содержала небольшое количество феррита,
хотя он и не показан на микрофотографии.
307/8. Реплика. Во многих ферритных зернах цементит имеет
вид коротких пластин, образующих цепочку. Некоторые пластины
кажутся более широкими в зависимости от характера сечения.
Близко расположенные друг к другу пластины выявляются из-за
замедленного травления. Имеется некоторое количество до-
эвтоктоидного феррита.
308/1. Экстракционная реплика. Цементит имеет не пластин¬
чатую форму, как на микрофотографии 307/5, а форму пера:
от одного небольшого ребра разветвляется множество узких
ленточек.
308/2. Экстракционная реплика. В верхней части рисунка
хорошо видно, как ленточки ответвляются от ребра. На реплике
(ф. 307/8) разветвленная форма цементита не выявляется, так
как травление вблизи цементита замедлено.
Сталь № 127.
Термообработка: 900° С в течение 240 сек, охлаждение в
воде.
308/3. Реплика. Заэвтектоидный цементит в виде игл и фраг¬
ментов сетки цементита на границах первичных аустенитных
зерен. Образовался пластинчатый перлит; одна из перлитных
колоний вросла из левого первичного аустенитного зерна через
зазор в зернограничной сетке цементита в правое зерно.
Сталь № 128.
Исходное состояние перед термической обработкой; струк¬
тура после термообработки показана на микрофотографии
308/5—7.
308/4. Весьма крупнопластинчатый перлит с толстыми пла¬
стинами цементита.
Термообработка: 810° С в течение 15 мин; охлаждение на
воздухе. Диаметр образца 30 мм. Твердость 225 HV.
308/5. Особый случай образования пластинчатого перлита —
пересечение цементитных пластин. Присутствует небольшое
количество доэвтектоидного феррита.
308/6. Реплика. Между пластинами цементита имеются це¬
почки небольших частиц цементита, которые как бы пересекают
цементитные пластины. Это объясняет, почему на микрофото¬
графии 308/5 цементит кажется ячеистым.
Термообработка: 810° С в течение 15 мин\ охлаждение в ле¬
дяном соляном растворе. Диаметр образца 30 мм.
308/7. Мартенсит с частицами цементита, нерастворившегося
при температуре аустенизации. Эти частицы и обогащенные угле¬
родом области аустенита, ранее занятые цементитом, обуслов¬
ливают особый случай образования перлита, представленный на
микрофотографиях 308/5 и 6. Эту перлитную структуру следует
считать аномальной.
ВЫРОЖДЕННЫЙ ПЕРЛИТ
Сталь № 129.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин; охлаждение
с печью; скорость охлаждения приблизительно 7 град!мин.
309/1. Аномальная структура. Ферритная прослойка обра¬
зовалась в объемах, заключенных между сеткой цементита и
участками перлита путем выделения перлитного цементита на
сетке заэвтектоидного цементита, которая поэгому утолщается.
Темные, круглые частицы — окисные включения.
Сталь № 130.
Термообработка: 1200° С в течение 10 мин; 715° С в тече¬
ние 1200 сек; охлаждение в воде. Температура отжига выше АСст,
309/2. Наряду с пластинчатым перлитом наблюдается це¬
ментит в виде сетки и иглы. Имеются отдельные участки феррита,
свободного от цементита — это аномальная структура.
Термообработка: 970° С в течение 10 мин; 715° С в течение
300 сек; охлаждение в воде. Температура отжига выше АСст.
309/3. Сетка цементита тоньше, чем на микрофотографии
309/2; наряду с грубым пластинчатым перлитом встречаются иглы
цементита. Большинство ферритных областей свободно от це¬
ментита. Аномальная структура более развита, чем на микрофо¬
тографии 309/2.
Термообработка.” 900° С в течение 10 мин; 715° С в течение
300 сек, охлаждение в воде. Температура отжига между Ad
и А Ссп.
300/4. Полностью аномальная структура возникла при рас¬
паде аустенита, который содержал большое количество оста¬
точных карбидов. Зернистый цементит встречается наряду с боль¬
шим количеством областей феррита, свободных от цементита, и
64
зерен цементита неправильной формы, которые образуют сетки.
Эта сетка не проходит по границам зерен феррита.
Термообработка: 970° С в течение 10 мин; 625° С в течение
100 сек; охлаждение в воде. Температура отжига выше АСст,
309/5. Тонкопластинчатый перлит и иглы цементита. При¬
близительно 1% феррита свободен от цементита; это связано
с образованием аномальной структуры. Видно шлаковое включе¬
ние, на котором выделился цементит.
Термообработка: 970° С в течение 10 мин; 690° С в течение
1500 сек; охлаждение в воде.
309/6. Цементитная сетка и цементитные иглы с некоторым
количеством тонко- и крупнопластинчатого перлита; феррит,
свободный от цементита — аномальная структура.
Термообработка: 970° С в течение 10 мин; 715° С в течение
300 сек; охлаждение в воде.
309/7. Цементитная сетка и цементитные иглы толще, чем
на предыдущей микрофотографии. Перлит с большим межпла¬
стинчатым расстоянием наряду с большим количеством свободных
от цементита ферритных областей, которые, как правило, распо¬
ложены вблизи цементитной сетки. Образование аномальной
структуры видно более отчетливо, чем на микрофотографиях
309/5 и 6.
Термообработка: 970° С в течение 10 мин, 725° С в течение
10 000 сек (2 ч 46 мин), охлаждение в воде.
309/8. В этой заэвтектоидной стали может образоваться пол¬
ностью аномальная структура. Цементит присутствует в виде
толстой сетки и толстых игл наряду с перлитным цементитом
(пластинчатое строение которого не выявляется) и ферритными
участками, свободными от цементита.
Сталь № 131.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, 715° С в течение
500 сек, охлаждение в воде.
310/1. Частично аномальная структура феррита и перлита.
Крупные частицы цементита на границах феррита и области гру¬
бопластинчатого перлита, которые окружены толстыми цемен-
титными слоями.
ЗЕРНИСТЫЙ ПЕРЛИТ
Сталь № 116.
Термообработка: 865° С в течение 30 мин, охлаждение на
воздухе. Исходное состояние образцов, которые после обработки
имеют структуру, приведенную на микрофотографиях 310/3—8;
311/2. Твердость 204 HV.
310/2. Феррит, пластинчатый перлит и несколько шлаковых
включений.
Термообработка: 865° С в течение 30 мин; охлаждение на
воздухе; 650® С в течение 5 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
180 HV.
310/3. Начало сфероидизации пластинчатого цементита.
310/4. Сфероидизированный цементит внутри областей ис¬
ходного пластинчатого цементита. Наиболее крупные частицы
цементита находятся на границах перлита с теми зернами фер¬
рита, ориентация которых отличается от ориентации перлитного
феррита.
310/5. Экстракционная реплика. Узкие пластины цементита
стали толще на концах и начали коагулировать с образованием
сфероидов (см. ф. 310/6).
310/6. Экстракционная реплика. Сфероидизация цементита
достаточно развита, но еще не завершена, о чем свидетельствует
наличие пластин исходного перлита.
Термообработка: 850° С в течение 30 мин, охлаждение на
воздухе; 650® С в течение 50 ч; охлаждение на воздухе. Твердость
168 HV.
310/7. Феррит и зернистый перлит. Видно только несколько
областей пластинчатого перлита.
Термообработка: 865° С в течение 30 мин, охлаждение на
воздухе; 650° С в течение 100 ч, охлаждение на воздухе. Твер¬
дость 162 ЯУ.
310/8. Феррит и зернистый перлит. Твердость уменьшилась
незначительно, несмотря на более длительный отжиг.
311/1. Структура после отжига на зернистый перлит. Це¬
ментите основном сфероидизировался,только в некоторых местах
имеются короткие пластины. На границах зерен феррита цемен¬
тит сфероидизировался, образовав большие частицы.
Термообработка: 865° С в течение 30 мин, охлаждение на
воздухе; 700° С в течение 25 ч, охлаждение на воздухе. Твер¬
дость 161 ЯУ.
311/2. Температура отжига была близка к Ас„ что ускорило
сфероидизацию пластинчатого цементита. Особенно крупные ча¬
стицы цементита расположены вблизи доэвтектоидного феррита.
ФЕРРИТНАЯ ОТОРОЧКА
Сталь № 132.
Термообработка: 900° С в течение 30 мин, охлаждение на
воздухе. Исходное состояние образцов, которые после обработки
имеют структуру, представленную на микрофотографиях 311/4—6.
Твердость 331 HV.
311/3. Перлит с малым меж пластинчатым расстоянием.
Большие перлитные колонии наряду с тонкой прерывистой сет¬
кой цементита.
Термообработка: 900° С в течение 30 мин; охлаждение на
воздухе, 785° С в течение 6 мин\ охлаждение в воде; температура
отжига несколько выше Ас,. Твердость 874 HV.
311/4. Тонкоигольчатый мартенсит, содержащий небольшие
цементитиые частицы. Перлитный цементит почти растворился,
но сохранился заэвтектоидный цементит. Нерастворившиеся
карбидные частицы способствуют образованию зернистого це¬
ментита во время медленного охлаждения.
Термообработка: 900° С в течение 30 мин; охлаждение на
воздухе; 785° С в течение 8 мин; охлаждение ниже Ас, со ско¬
ростью 0,7 град/мин. Твердость 167 HV.
311/5. Цементит сфероидизирован во время превращения
в результате выделения на остаточных карбидах. Наряду с боль¬
шими присутствуют также значительно более мелкие частицы.
Сетка цементита исчезла.
Термообработка: 900° С в течение 30 мин; охлаждение на
воздухе, затем тройной цикл отжига при 785° С по 8 мин с охла¬
ждением ниже Ас, со скоростью 0,7 град/мин. Твердость 159 HV.
311/6. Зернистый перлит. Частицы цементита укрупнились
по сравнению с предыдущей микрофотографией. Твердость по
сравнению с исходным состоянием уменьшилась до 159 HV
(331 HV, ф. 311/3).
РАСТВОРЕНИЕ ПЕРЛИТА, ЦЕМЕНТИТА И ФЕРРИТА
Сталь № 133.
Исходная структура состояла из феррита и перлита. Термо¬
обработка: 735° С в течение 10 мин; охлаждение в воде. Темпера¬
тура отжига несколько выше АСи, но ниже АСз.
311/7. Началось обратное перлитное превращение — обра¬
зование аустенита, который во время закалки в свою очередь
превратился в мартенсит. При этом в феррите не произошло
изменений.
311/8. Аустенит (на микрофотографии ему соответствует
мартенсит) поглощает перлит путем образования уступов на
поверхности раздела.
312/1. На поверхностях раздела аустенита с пластинами
цементита, перпендикулярными плоскости шлифа, образование
аустенита было замедлено.
Термообработка та же ,что и для образца на микрофотогра¬
фиях 311/7 и 8, но отжиг при 735° С в течение 4 ч; охлаждение
в воде.
312/2. Перлит полностью превратился в аустенит, а феррит
сохранился. Однако в феррите произошли изменения, свидетель¬
ствующие о начале превращения. Из-за того что температура
отжига ниже Ас3, даже после длительной выдержки феррит не
растворится целиком.
Сталь № 134.
Исходная структура состояла из пластинчатого перлита.
Термообработка: 739° С в течение 120 сек\ охлаждение в воде.
312/3. Феррит и пластинчатый перлит. В центре микрофо¬
тографии есть область, в которой образовался аустенит. Однако
цементит растворился не полностью, так как предельное содер¬
жание углерода в аустените при 739° С ниже, чем в перлите.
312/4. Реплика. В нижней части микрофотографии виден
пластинчатый перлит, в верхней части — аустенит (теперь мар¬
тенсит) и остаточный цементит. Аустенит растет преимущественно
на поверхности раздела с ферритом.
Исходная структура — сфероидизированный цементит
в стали, отожженной на зернистый перлит. Термообработка:
763° С в течение 35 сек; охлаждение в воде.
312/5. Произошло частичное превращение перлитной струк¬
туры в аустенит. Слабо протравилась непревращенная исходная
структура. Сильно протравился мартенсит, содержащий частицы
цементита. При образовании аустенита цементит растворился не
полностью. См. подписи к микрофотографии 312/3. Частицы оста¬
точного цементита выросли.
312/6. Реплика. Сильно протравленные темные участки
представляют собой феррит, внутри которого имеются субгра¬
ницы и небольшие цементитиые частицы. Более светлые участки —
аустенит, превращенный в мартенсит. Видно, что часть цемен¬
тита растворилась во время образования аустенита, и что сохра¬
нившиеся карбидные частицы окружены аустенитом. Нераство¬
рившиеся зерна цементита сильно выросли.
9 Металлография железа, том I]
Сталь № 135.
Исходная структура состояла из феррита и изолированных,
частично полосчатых областей перлита. Термообработка: 790° С
в течение 15 мин; охлаждение в воде, температура отжига между
Ас, и Ас8.
313/1. Структура состоит из феррита и участков мартенсита.
По достижении температуры Ас, перлит превратился в аустенит,
затем часть феррита растворилась. При закалке из аустенита
образовался мартенсит.
Термообработка: 790° С в течение 15 мин; охлаждение на
воздухе.
313/2. Ферритная оторочка. Во время относительно медлен¬
ного охлаждения феррит, который выделился из аустенита, обра¬
зовался на нерастворившемся феррите (ср. ф. 313/1). Затем из
обогащенного углеродом аустенита при температуре Аг\ обра¬
зовался перлит. Выделившийся и нерастворившийся феррит
травятся по-разному, вероятно, из-за различной концентрации
растворенных в нем легирующих элементов.
313/3. Микроструктура, представленная на предыдущей
микрофотографии, снятой при большем увеличении и косом осве¬
щении слева. У края нерастворенного феррита, светлого слева и
темного справа, видно, что он травится слабее, чем ферритная
оторочка.
НОРМАЛИЗАЦИЯ И ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ЗЕРЕН
Сталь № 135.
Термообработка: 1150° С в течение 1 ч; охлаждение с печью.
Диаметр образца 30 мм. Твердость 110 HV.
313/4. Крупнозернистый феррит с большими областями пер¬
лита; несколько шлаковых включений. Зерна феррита четвертого
и пятого балла.
Термообработка: 1150° С в течение 1 ч; охлаждение с печью.
920°С в течение 20 мин; охлаждение с печью. Диаметр образца
30 мм. Твердость 118 HV.
313/5. Феррито-перлитная структура значительно более
мелкозернистая, чем на предыдущей микрофотографии. Зерна
феррита шестого и седьмого балла.
Термообработка: 1150° С в течение 1 ч; охлаждение с печью;
920° С в течение 20 мин; охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм. Твердость 132 HV.
313/6. Охлаждение на воздухе вызвало дальнейшее измель¬
чение микроструктуры по сравнению с охлаждением в печи
(ф. 313/5). Зерна феррита седьмого и восьмого балла.
Сталь № 116.
Термообработка: 1100° С в течение 16 мин; охлаждение
с печью. Диаметр образца 30 мм. Твердость 183 HV.
313/7. Крупная сетка феррита, которая окружает большие
участки перлита, образована из зерен феррита неправильной
формы. Различные оттенки перлитных участков обусловлены раз¬
личной травимостью.
Термообработка: 1100° С в течение 16 мин; охлаждение
с печью; 880° С в течение 20 мин; охлаждение с печью. Диаметр
образца 30 мм.
Твердость 180 HV.
313/8. В результате аустенизации при более низкой темпера¬
туре (880° С) аустенитные зерна, которые выявляются благо¬
даря наличию зернограничного феррита, ферритные и перлит¬
ные зерна, которые образуются впоследствии, мельче, чем на
предыдущей микрофотографии.
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПРЕВРАЩЕНИЯ
НА микроструктуру
Сталь № 113.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин; 650° С в течение
300 сек; охлаждение в воде. Твердость 178 HV.
314/1. Феррит и перлит. Зерна феррита неправильной формы.
Перлит, образовавшийся в виде узких областей на границах фер¬
ритных зерен.
314/2. Множество субграниц в феррите. Пластины цемен¬
тита в перлите очень прямые и расположены далеко друг от друга
в том случае, когда граница раздела между доэвтектоидным фер¬
ритом и перлитом отсутствует. Структуру в виде сетки цемен¬
тита на границах зерен феррита можно считать аномальным пер¬
литом [13J.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин; 550° С в течение
300 сек; охлаждение в воде.
314/3. Перлит занимает большую площадь, чем на микро¬
фотографии 314/1. Его участки часто имеют зубчатые границы.
65
Присутствует небольшое количество бейнитных участков, ко¬
торые расположены цепочками внутри феррита.
314/4. Участки перлита содержат дисперсные цементитные
частицы и окружены темной каймой цементитных скоплений (см.
ф. 314/7).
Термообработка: 920° С в течение 5 мин; 500° С в течение
300 сек; охлаждение в воде.
314/5. Превращение началось в бейнитной области и про¬
должалось в перлитной. Бейнит состоит из феррита и небольших
частиц цементита, образующих цепочки. Перлитные участки
содержат мелкодисперсный, но не пластинчатый цементит; темная
кайма на их границах обогащена цементитом.
314/6. Реплика. Благодаря различному контрасту матрицы
в центре микрофотографии видно, что иглы феррита бейнитной
структуры имеют две ориентировки.
314/7. Экстракционная реплика — области перлита с тем¬
ной каймой. Последняя состоит из множества небольших близко
расположенных друг к другу цементитных пластин и редко из
более толстых стержней. Перлитный цементит образует очень
мелкие частицы неправильной формы.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин\ 400° С в течение
300 сек: охлаждение в воде. Твердость 308 HV.
315/1. Перлит присутствует на границах первичного зерна
аустенита, остальная структура состоит из бейнита с цементит-
ными включениями, образующими цепочки.
315/2. Экстракционная реплика. Темные выделения бейнит-
ного цементита имеют зубчатые границы. Длина частиц на
микрофотографии зависит от угла пересечения с поверхностью
шлифа. Выделения более крупные, чем перлитный цементит
(ф. 315/3).
315/3. Экстракционная реплика. Перлитный цементит ча¬
стично в виде плоских тонких полос и частично в виде пластин.
Те и другие растут веерообразно из некоторых центров.
Сталь № 115.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин; 650° С в течение
300 сек, охлаждение в воде. Твердость 209 HV.
315/4. Феррит и перлит в виде больших областей неправиль¬
ной формы. Структура состоит из 60% феррита и 40% перлита.
315/5. Перлит с большим расстоянием между пластинами
в смеси с зернами феррита.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин; 550° С в течение
300 сек; охлаждение в воде. Твердость 239 HV.
315/6. Небольшое количество феррита и бейнита в структуре,
состоящей в основном из перлита. Перлит травится слабо из-за
низкого содержания цементита. Структура состоит из 25% фер¬
рита и бейнита и 75% перлита.
315/7. Темная кайма на границах раздела перлитных зе¬
рен, с соседними зернами, например, бейнитного феррита. Пер¬
лит настолько тонкопластинчатый, что отдельные цементитные
пластины не разрешаются оптическим микроскопом.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 500° С в течение
300 сек; охлаждение в воде. Твердость 262 HV.
316/1. На границах первичных аустенитных зерен нахо¬
дится около 5% феррита; в бейните цементит находится в виде
параллельных цепочек. Это создает впечатление игольчатой струк¬
туры. Имеется некоторое количество перлита.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 475° С в течение
300 сек, охлаждение в воде. Твердость 285 HV.
316/2. Бейнит с более тонкой структурой, чем на предыду¬
щей микрофотографии. Небольшое количество перлита.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 400° С в течение
300 сек, охлаждение в воде. Твердость 391 HV.
316/3. Мелкоигольчатый бейнит с очень маленькими ча¬
стицами цементита; причем видны только самые большие из них
(темные точки).
316/4. Реплика. Аустенитные зерна разбиваются на множе¬
ство ферритных зерен с очень зубчатыми границами, в пределах
этих зерен цементитные частицы часто расположены цепочками,
из-за этого бейнит кажется игольчатым.
316/5. Экстракционная реплика. Цементит состоит из стерж¬
ней различной длины, которые имеют одинаковое направление
в пределах одного зерна феррита.
Сталь № 116.
Термообработка 880° С в течение 5 мин; 655° С в течение
240 сек, охлаждение в воде. Твердость 283 HV.
316/6. Перлит и феррит; перлитные области имеют непра¬
вильную форму, размеры их различны. 40% феррита, 60% пер¬
лита.
316/7. Более крупные перлитные области, каждая из ко¬
торых представляет собой несколько колоний перлита с различ¬
ными ориентациями ферритной матрицы. Разрешение оптиче¬
ского микроскопа позволяет видеть пластины цементита.
66
Термообработка: 880° С в течение 5 мин; 595° С в течение
180 сек, охлаждение в воде. Твердость 290 HV.
316/8. 75% перлита, 25% феррита. Ферритные зерна более
мелкие, чем в образце, в котором структурное превращение прои¬
зошло при 655° С (ф. 316/6). Аустенитное зерно 8—10 балла.
316/9. Перлит более тонкопластинчатый и перлитные зерна
более мелкие, чем на микрофотографии 316/7.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин; 555° С в течение
240 сек, охлаждение в воде. Твердость 305 HV.
317/1. 15% феррита с некоторым количеством бейнита. Ос¬
тальная структура состоит из тонкопластинчатого перлита.
317/2. Сетка игольчатого феррита с цементитными включе¬
ниями является бейнитом. Перлит очень тонкопластинчатый.
Перлитные колонии дают различный контраст, многие из них
имеют темные границы.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин; 495° С в течение
180 сек, охлаждение в воде. Твердость 324 HV.
317/3. Бейнит состоит из слабо или сильно протравленных
игольчатых областей, окруженных тонкопластинчатым перлитом.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин; 445° С в течение
120 сек, охлаждение в воде. Твердость 330 HV.
317/4. В бейните присутствуют тонкие параллельные иглы
феррита, которые пересекают друг друга.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин; 370° С в течение
240 сек; охлаждение в воде. Твердость 516 HV.
317/5. Тонкая бейнитная структура без видимых игл фер¬
рита. Изменение контраста вызвано различием размеров карбид¬
ных частиц.
317/6. Реплика. Области с зубчатыми границами, дающие
различный контраст, являются ферритными зернами, которые
проникают друг в друга; небольшие светлые частицы — цементит.
317/7. Экстракционная реплика. Более крупные частицы
в виде стержней ориентированы в определенных направлениях,
а между ними имеются области, содержащие тонкие пластины.
Частицы обоих видов представляют собой цементит.
Сталь № 118.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; 650° С в течение
300 сек; охлаждение в воде. Твердость 278 HV.
318/1. Перлит с небольшим количеством феррита. Контраст
от колоний перлита различен, и зависит от ориентаций феррит*
ной матрицы и цементитных пластин по отношению к поверхности
шлифа.
318/2. Перлит с некоторым количеством феррита. Иногда
между пластинами цементита — скопления цементитных зерен.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; 550° С в течение
300 сек, охлаждение в воде. Твердость 359 HV.
318/3. Колонии тонкопластинчатого перлита более мелкие,
чем на микрофотографии 318/1. Имеется некоторое количество
феррита и бейнита.
318/4. Превращение начинается с образования бейнита;
частицы цементита в нем заметно крупнее, чем цементитные ча¬
стицы в перлите. Слева на микрофотографии виден участок,
бейнита, который растет от границы зерна и справа переходит
в игольчатый бейнит.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; 475° С в течение
300 сек; охлаждение в воде. Твердость 362 HV.
318/5. Смесь бейнита и перлита. Эти структурные состав¬
ляющие не всегда можно различить.
318/6. Часть структуры с прямыми параллельными цемент¬
итными и ферритными полосами является, по-видимому бейни¬
том, а более темные области между ними — очевидно, перлит.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; 425° С в течение
300 сек, охлаждение в воде. Твердость 410 HV.
318/7. Смесь бейнита с перлитом. Некоторые зерна бейнита
меньше, чем на микрофотографии 318/5.
318/8. Часть структуры, содержащая параллельные полосы
цементита, является бейнитом, который образовался в начале
превращения и рост которого был прерван последующим обра¬
зованием перлита. Перлит может быть опознан по отсутствию
прямых цементитных полос.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; 375° С в течение
300 сек, охлаждение в воде. Твердость 479 HV.
319/1. Большие области бейнитных зерен одной и той же
ориентации и с неправильными границами, которые пересекаются
с зернами другой ориентации.
319/2. Цементит настолько мелкий, что отдельные частицы
не разрешаются. Характерная для бейнитной структуры иголь-
чатость не очень выражена.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; 265° С в течение
3000 сек; охлаждение в воде. Твердость 661 HV.
319/3. Нижний бейнит с явно выраженной игольчатостью.
В структуре отсутствует перлит. В пределах каждого зерна ау-
зенита образуются бейнитные иглы различной oprfeHtaUrtti, кб-
торые выявляются в виде областей неодинакового контраста.
319/4. В структуре имеются очень мелкие цементитные ча¬
стицы — только наиболее крупные стержни и глобули выяв¬
ляются в оптическом микроскопе. Зернам бейнита соответствуют
области с различным контрастом.
Сталь № 136.
Термообработка: 790° С в течение 10 мин; 670° С в течение
240 сек; охлаждение в воде. Твердость 339 HV.
319/5. Перлитная структура. Более светлые колонии пер¬
лита (зерно восьмого—десятого балла) травятся слабее, чем окру¬
жающие области.
319/6. Пластинчатый перлит, содержащий частицы остаточ¬
ного цементита в результате неполной аустенизации — аномаль¬
ная структура.
Термообработка: 790° С в течение 10 мин; 465° С в течение
300 сек; охлаждение в воде. Твердость 435 HV.
319/7. Более мелкие колонии перлита, чем на микрофотогра¬
фии 319/5 (размер зерна от 10 до 12 баллов). Светлые выделения
являются частицами цементита.
319/8. Даже при больших увеличениях детали перлитной
структуры не разрешаются, так как пластины цементита очень
тонкие. Колонии перлита травятся неодинаково, так как в них
различны ориентации ферритной матрицы. Маленькие светлые и
темные частицы являются цементитом.
Термообработка: 790° С в течение 10 мин; 363° С в течение
300 сек; охлаждение в воде. Твердость 507 HV.
320/1. Поперечный микрошлиф. Бейнит и небольшое коли¬
чество перлита. Зерна бейнита травятся по-разному из-за разной
ориентации ферритной матрицы.
320/2. Шероховатость вызвана мелкими цементитными ча¬
стицами. Темные области, по-видимому, являются перлитом.
Игольчатость бейнита не очень заметна. В структуре присут¬
ствуют частицы заэвтектоидного цементита.
Термообработка: 790° С в течение 10 мин; 317° С в течение
480 сек; охлаждение в воде. Твердость 648 HV.
320/3. Поперечный микрошлиф. Бейнит. Светлые и темные
области вызваны ликвацией, которая обусловливает структур¬
ную неоднородность и неодинаковый характер травления.
Игольчатая структура хорошо выражена.
320/4. Разный контраст показывает различие в ориентации
зерен феррита в бейнитной матрице. Карбиды более мелкие.
Светлые частицы являются заэвтектоидным цементитом.
320/5. Экстракционная реплика, на которой видны цемен¬
титные выделения. Мелкие частицы выделяются в виде тонких
пластин, более крупные — в виде маленьких стержней непра¬
вильной формы. Расположение частиц в каждом зерне различно.
Более крупные, темные частицы являются остаточным цементи¬
том.
Термообработка: 790° С в течение 10 мин; 270° С в течение
1980 сек, охлаждение в воде. Твердость 731 HV.
320/6. Поперечный микрошлиф. Бейнит. Различие травле¬
ния вызвано неоднородностью структуры, которая в свою оче¬
редь обусловлена ликвацией. Ликвация развита более сильно,
чем в образце, структурное превращение в котором произошло
при более высоких температурах (ф. 320/1 и 3).
320/7. Тонкоигольчатый бейнит. Иглы с одинаковым кон¬
трастом в пределах одного и того же первичного аустенитного
зерна имеют одинаковую ориентацию. Различно ориентированные
зерна игольчатого бейнита пересекают друг друга, однако это
выявляется только при соответствующем пересечении с поверх¬
ностью шлифа.
Термообработка: 790° С в течение 10 мин; 210° С в течение
7200 сек (2 ч), охлаждение в воде. Твердость 799 HV.
320/8. Бейнит, содержащий тонкие иглы, которые пере¬
секают друг друга. Сравнение с микрофотографиями 320/2, 4
и 7 показывает измельчение бейнитных игл с уменьшением тем¬
пературы превращения.
Сталь № 113.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин; охлаждение в те¬
чение 93 000 сек (—26 ч) до 500° С. Твердость 131 HV.
321/1. Феррит с малыми и большими областями перлита.
88% феррита, 12% перлита. Зерна феррита шестого—пятого
балла, в некоторых местах четвертого балла.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин; охлаждение в тече¬
ние 8000 сек (~2 ч) до 500° С. Твердость 153 HV.
321/2. Ферритные зерна и области перлита мельче, чем на
предыдущей микрофотографии. 88% феррита, 12% перлита. Зерна
феррита седьмого балла, в некоторых местах шестого балла.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин; охлаждение в тече¬
ние 920 сек до 500° С. Твердость 156 HV.
9*
321/3. Зерна феррйта ri области перлита становятся еЩё
мельче. 88% феррита, 12% перлита. Зерна феррита седьмого
балла, в некоторых местах шестого балла.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин; охлаждение в те¬
чение 63 сек до 500° С. Твердость 177 HV.
321/4. Неоднородная структура. Кроме мелкозернистого
феррита с небольшими областями перлита, встречаются феррит
и перлит, которые образуют видманштеттову структуру. 85%
феррита, 15% перлита. В мелкозернистой части ферритное зерно
девятого балла.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 29 сек до 500° С. Твердость 160 HV.
321/5. Структура похожа на представленную выше. 83%
феррита, 17% перлита.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 5 сек до 500° С. Твердость 203 HV.
321/6. Перлит и феррит образуют видманштеттову струк¬
туру частично мелкозернистую и частично крупнозернистую
из-за неоднородности размеров аустенитных зерен (см. следу¬
ющую микрофотографию). 69% феррита, 19% перлита, 7% бей¬
нита и небольшое количество мартенсита.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 3/4 сек до 500° С. Твердость 329 HV.
321/7. Мартенсит. Феррит, перлит и бейнит на границах
первичных аустенитных зерен. Размеры первичных зерен ме¬
няются в широких пределах, в результате чего образуется не¬
однородная структура, которая показана на микрофотографиях
321/4—6.
321/8. В структуре хорошо видны ферритная сетка, тонко¬
пластинчатый перлит, некоторое количество бейнита и мартен¬
сита.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 93 000 сек (—26 ч) до 500° С (см. ф. 321/1).
322/1. Феррит содержит небольшие круглые неметалличе¬
ские включения.
322/2. Перлит имеет неоднородную структуру и состоит ча¬
стично из тонких, а частично из более толстых пластин и крупных
цементитных частиц. Такая структура образуется в результате
медленного охлаждения и вырождения перлита.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 29 сек до 500° С (см. ф. 321/5). Твердость 160 HV.
322/3. Показана мелкозернистая область микрофотографии
321/5. По сравнению с перлитом на микрофотографиях 321/1—3
перлитные области имеют прямые, часто прямоугольные границы,
что обусловлено образованием видманштеттовой структуры фер¬
рита. Темные частицы.являются неметаллическими включениями.
322/4. Перлитные области с очень тонкими пластинами на
краях. В пределах таких областей происходит непрерывный пере¬
ход к ферриту в результате постепенного увеличения расстояния
между цементитными частицами. Не ясно, является ли структура
вырожденной или представляет собой бейнит.
322/5. Реплика снята с мелкозернистой области микрофо¬
тографии 321/5. Отдельные зерна феррита выявляются более
четко, чем в оптическом микроскопе из-за неодинакового контра¬
ста. Детали строения перлита хорошо разрешаются. Перлитные
участки образуют с ферритом другой ориентации резкие границы.
Зернограничный цементит присутствует в виде отдельных нитей.
Светлые круглые частицы являются неметаллическими включе¬
ниями. Размер зерна феррита приблизительно 100 мкм2.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 5 сек до 500° С (см. ф. 321/6). Твердость 189 HV.
322/6. Видманштеттова структура с очень тонкопластинча¬
тым перлитом. Феррит присутствует в виде параллельных игл
между перлитными областями. В местах встречи феррита с цемен¬
титными зернами могут наблюдаться бейнитные области.
322/7. Между ферритными иглами расположен перлит. Как
правило, он окружен темной каймой, которая состоит из более
крупных частиц цементита (см. следующую микрофотографию).
Встречаются также зернограничный цементит и бейнит.
323/1. Реплика. Неправильные и часто зубчатые границы фер¬
ритных зерен хорошо выявляются благодаря неодинаковому кон¬
трасту от отдельных зерен. Некоторые участки перлита содержат
цементитные частицы, которые расположены сравнительно да¬
леко друг от друга. Цементит в основном сосредоточен в перлит¬
ных областях, расположенных между соседними зернами феррита.
Некоторое количество цементита выделяется на границах фер¬
ритных зерен.
Исходное состояние. Образец диаметром 30 мм.
323/2. Продольный микрошлиф. Феррит и перлит образуют
полосчатую структуру с расстоянием между полосами 0,05 мм.
В ферритных и феррито-перлитных полосах имеются скопления
неметаллических включений, но в пределах феррито-перлитных
67
полос^количество неметаллических включений гораздо меньше.
Это нормальный тип ликвации. Включения имеют как удлинен¬
ную, так и круглую форму.
323/3. Поперечный микрошлиф. Полосы с большим количе¬
ством неметаллических включений являются чисто ферритным,
феррито-перлитные области содержат меньше неметаллических
включений.
Термообработка: 920° С в течение 5 мин; охлаждение в те¬
чение 29 сек до 500° С (см. ф. 321/5).
323/4. В областях с неметаллическими включениями феррито¬
перлитная структура является мелкозернистой, в областях с не¬
большим количеством неметаллических включений образуется
грубая видманштеттова структура или бейнит. Микрофотография
321/7 показывает неоднородность размера зерен исходного ау¬
стенита.
Сталь № 115.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин\ охлаждение в те¬
чение 79 200 сек (~22 ч) до 500° С. Твердость 147 НУ.
323/5. 65% феррита, 35% перлита. Перлит крупнопластин¬
чатый. В некоторых местах цементитные частицы кажутся сферои-
дизированными. Темные частицы — это неметаллические вклю¬
чения.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин; охлаждение в те¬
чение 1020 сек до 500° С. Твердость 172 НУ.
323/6. 35% перлита. Количество перлита и феррита то же,
что и на предыдущей микрофотографии, однако структуры раз¬
личны: здесь размеры областей перлита меньше и перлит более
тонкопластинчатый.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 65 сек до 500° С. Твердость 192 НУ.
323/7. Структура та же, что на микрофотографиях 323/5
и 6. 65% феррита, 35% перлита, но области перлита гораздо
мельче и более многочисленные. Перлит настолько тонкопластин¬
чатый, что пластины цементита не разрешаются. Ферритные
зерна тоже мелкие.
324/1. Перлит с тонкопластинчатым цементитом. Перлитные
участки часто состоят из нескольких перлитных колоний, о чем
свидетельствует различие в контрасте и в ориентировке пластин.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 30 сек до 500° С. Твердость 212 НУ.
324/2. 50% феррита, 50% перлита. Участки перлита пере¬
секаются ферритными зернами неправильной формы, которые
частично имеют игольчатый вид, как в видманштеттовой струк¬
туре. Перлитный цементит очень тонкопластинчатый.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин; охлаждение в тече¬
ние 7 сек до 500° С. Твердость 233 НУ.
324/3. 35% феррита, 65% перлита. Размеры перлитных уча¬
стков меняются, а феррит встречается в виде сетки отдельных
зерен или игл.
324/4. Мелкозернистая область предыдущей микрофотогра¬
фии, состоящая из множества мелких перлитных участков, ко¬
торые часто содержат небольшое количество цементитных пла¬
стин из тонких прослоек перлита на границах ферритных зерен.
324/5. На микрофотографии показана область с более круп¬
ными перлитными участками, которые пересекаются иглами
бейнитного феррита. Более светлые участки являются непре-
вращенным аустенитом или мартенситом.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 2,2 сек до 500° С. Твердость 415 НУ.
324/6. Последовательность образования структурных со¬
ставляющих такова. Сетка феррита ~7%, перлит в виде отдель¬
ных участков —12%, игольчатый бейнит ~12%, мартенсит
—69%.
324/7. Несколько тонких параллельных игл феррита растут
от ферритной сетки в глубь зерна, что соответствует бейнитным
областям. Перлитный цементит очень тонкопластинчатый и не
разрешается в оптическом микроскопе.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 0,6 сек до 500° С. Твердость 582 НУ.
324/8. Основной структурной составляющей является мартен¬
сит (—97%); кроме того, присутствуют другие составляющие:
феррит (—1%), перлит — темные участки (—1%) и бейнит—более
темные иглы (—1%).
Сталь № 116.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 1080 сек до 500° С. Твердость 210 НУ.
325/1. 50% феррита, 50% перлита. Из-за низкой скорости
охлаждения образуются сравнительно крупные зерна феррита.
Пластины цементита разрешаются только в тех перлитных уча¬
стках, для которых сечение поверхностью шлифа является косым.
Темные круглые частицы — неметаллические включения.
68
325/2. Перлитные области содержат несколько перлитных
колоний с различными ориентациями цементитных пластин. Гра¬
ницы перлитно-ферритных зерен гладкие.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 75 сек до 500° С; твердость 224 НУ.
325/3. 30% феррита, 70% перлита. Зерна феррита и перлит¬
ные области меньше, чем на предыдущей микрофотографии из-за
более высокой скорости охлаждения. Границы первичного зерна
аустенита не выявляются (для сравнения см. микрофотографию
325/7).
325/4. Области перлита пересекаются ферритными полосами.
Пластины цементита короче и тоньше из-за малых размеров пер¬
литных областей. Зерна феррита мельче, чем на микрофотографии
325/2.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин; охлаждение в те¬
чение 43 сек до 500° С. Твердость 232 НУ.
325/5. Зерна феррита мельче и сетка тоньше, чем на микро¬
фотографии 325/1. Иногда встречаются вытянутые участки фер¬
рита. Перлита больше, чем феррита.
325/6. Области перлита имеют неправильные границы и в не¬
которых местах пересекаются вытянутыми участками феррита.
Пластины перлита тоньше, чем на микрофотографии 325/2.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 18 сек до 500° С. Твердость 274 НУ.
325/7. Количество феррита уменьшается примерно до 25%.
Феррит образует сетку на границах первичного зерна аустенита.
Тонкие полосы или иглы феррита растут от ферритной сетки
в перлит. —75% перлита. Аустенитные зерна шестого—девятого
балла.
325/8. Очень тонкопластинчатый перлит, в котором видно
только несколько пластин. Перлитные области образуют зубчатые
границы с вытянутыми областями феррита.
Термообработка: 880° С в течение 3 мин; охлаждение в те¬
чение 5,4 сек до 500° С; твердость 318 НУ.
326/1. Превращение начинается образованием примерно 3%
мелкозернистого феррита на границах зерна аустенита, затем
появляется около 70% перлита, а после этого — около 17%
бейнита, который растет в виде игл от границы в глубь аустенит¬
ного зерна. Оставшийся аустенит превращается в мартенсит.
326/2. Реплика. Перлитные участки состоят в основном из
коротких пластин и небольших частиц цементита, которые укруп¬
няются на границах зерен. В середине микрофотографии показан
бейнит, содержащий более крупные частицы цементита.
326/3. Реплика. Феррит выделяется на границах первичного
аустенитного зерна в виде игл, которые растут от границы в глубь
зерен. Между ними аустенит превратился в феррит и цементит
по бейнитному механизму. Из остаточного аустенита образуется
мартенсит. В верхней части микрофотографии показана перлит¬
ная область.
Термообработка: 880° С в течение 3 мин, охлаждение в те¬
чение 1,8 сек до 500° С. Твердость 548 НУ.
326/4. Скорость охлаждения еще недостаточна для закалки,
однако она выше скорости, обеспечивающей завершение превра¬
щения. В результате превращения образуются феррит, перлит
и бейнит, которые растут от границ первичного зерна аустенита.
Остальная часть структуры — мартенсит.
Сталь № 118.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 79 200 сек (22 ч) до 500° С. Твердость 213 НУ.
326/5. Крупнопластинчатый перлит с большими перлитными
колониями и феррит (3%). Темные частицы являются неме¬
таллическими включениями.
326/6. Цементитные пластины, расположенные перпендику¬
лярно к плоскости шлифа, имеют вид тонких пластин, но те,
которые пересекаются косо, выявляются в виде широких пла¬
стин. Из-за малой скорости охлаждения цементит начинает коа¬
гулировать — утолщаются концы цементитных пластин. Скоп¬
ления цементитных частиц образуют вырожденную структуру.
Частицы цементита наблюдаются также на границах ферритных
зерен.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 5400 сек (1,5 ч) до 500° С. Твердость 248 НУ.
326/7. Перлит более тонкопластинчатый и колонии его мель¬
че, чем на предыдущей микрофотографии. Некоторые перлитные
колонии пересечены поверхностью шлифа косо и поэтому пла¬
стины цементита и феррита кажутся широкими.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; охлаждение в те¬
чение 440 сек до 500° С. Твердость 285 НУ.
327/1. Тонкопластинчатый перлит: цементитные пластины
разрешаются только в некоторых колониях перлита благодаря
косому срезу; ~-3% феррита.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; охлаждение в те¬
чение 29 сек до 500° С. Твердость 389 HV.
327/2. Очень тонкопластинчатый перлит, колонии кото¬
рого дают различный контраст. Около 3% феррита, часть которого
является игольчатой.
327/3. Перлит настолько тонкопластинчатый, что пластины
цементита разрешаются очень редко. В пределах одного зерна
перлита контраст неодинаков из-за различной ориентации це-
ментитных пластин. Слабо протравленные области являются бей-
нитом.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин; охлаждение в те¬
чение 5 сек до 500° С; твердость 876 HV.
327/4. Из-за высокой скорости охлаждения при прохожде¬
нии перлитной области образовалось только небольшое коли¬
чество перлита. В основном структура состоит из мартенсита,
некоторые иглы которого кажутся более темными.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 0,6 сек до 500° С. Твердость 901 HV.
327/5. Мартенсит состоит из маленьких слабо протравленных
и более крупных темных игл. Считается, что последние образуются
в начале мартенситного превращения и при охлаждении в них
происходит распад.
Сталь № 136.
Термообработка: 790° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 79 200 сек (22 ч) до 500° С. Твердость 180 HV.
327/6. Зернистый перлит с небольшим количеством цемен-
титных пластин и очень крупными зернами цементита. На гра¬
ницах зерна феррита присутствуют маленькие частицы цементита.
Частицы цементита, которые не растворились при низкой тем¬
пературе аустенизации, вызывают образование зернистого пер¬
лита в процессе медленного охлаждения. Эта структура является
аномальной (ср. с микрофотографией 328/1 и со структурой,
которая образуется после аустенизации при более высокой тем¬
пературе и представлена на микрофотографиях 328/5,6 и 7).
Термообработка: 790° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 300 сек до 500° С. Твердость 236 HV.
327/7. Перлит с большими расстояниями между пластинами
содержит также цементитные частицы. Повышенная скорость
охлаждения способствовала образованию пластинчатого перлита.
Термообработка: 790° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 6 сек до 500° С. Твердость 366 HV.
327/8. Колонии тонкопластинчатого перлита, травящиеся
неодинаково. Пластины цементита не разрешаются. Светлые
частицы являются остаточным цементитом.
Термообработка:: 790° С в течение 10 мин; охлаждение в воде
Твердость 914 HV.
328/1. Очень мелкоигольчатый мартенсит с большими и
маленькими цементитньши частицами (см. ф. 327/6—8).
Термообработка 860° С в течение 10 мин; охлаждение в те¬
чение 39 600 сек (11 ч) до 500° С. Твердость 200 HV.
328/2. Колонии крупнопластинчатого перлита расположены
между областями с крупными частицами цементита неправиль¬
ной формы. Вероятно, эти частицы образовались в результате
выделения на крупных частицах остаточного цементита.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин; охлаждение в те¬
чение 60 сек до 500° С. Твердость 347 HV.
328/3. Перлит с переменным межпластинчатым расстоянием.
Встречаются крупнопластинчатые области с тонкопластинчатым
перлитом в центре.
328/4. Крупнопластинчатые области перлита, содержащие
тонкопластинчатые перлитные колонии. Неодинаковое расстоя¬
ние между пластинами обусловлено гетерогенностью аустенита,
которая вызвана полным или неполным растворением цементита
или ликвацией.
Термообработка: 900° С в течение 30 мин; охлаждение на
воздухе (~100 сек до 500° С). Твердость 299 HV.
328/5. В результате охлаждения на воздухе образуется тонко¬
пластинчатый перлит и некоторое количество цементитной сетки.
Благодаря косому срезу можно видеть отдельные зерна крупно¬
пластинчатого перлита.
Термообработка: 900° С в течение 30 мин, охлаждение в те¬
чение 2040 сек до 500° С. Твердость 239 HV.
328/6. В результате медленного охлаждения на границах
аустенитного зерна выделился цементит в виде сплошной сетки.
Эта сетка цементита окружает несколько перлитных колоний.
Перлит крупнопластинчатый. Аустенитное зерно пятого—вось¬
мого балла, цементит окрашен в темный цвет в результате трав¬
ления в пикрате натрия [33.1].
328/7. Так как перлитные колонии пересекаются плоскостью
шлифа под различными углами, толщина пластин меняется от
одной колонии к другой, несмотря на то, что на самом деле она
одинакова. Наблюдается также цементитная сетка.
СТРУКТУРА МАРТЕНСИТА
Сталь № 119.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Размер образца 15Х5Х 10 мм.
Мн= 100° С. Твердость 693 HV.
329/1. Светлые иглы являются мартенситными участками,
а серые области между иглами — остаточным аустенитом (35,5%).
Области остаточного аустенита на шлифе имеют различные раз¬
меры в зависимости от плоскости сечения первичных зерен ау¬
стенита.
329/2. Область, где аустенит и мартенсит пересекаются пло¬
скостью шлифа под углом; здесь между иглами мартенсита отчет¬
ливо выявляются аустенитные участки. Встречаются также
неметаллические включения. Образец был протравлен электро¬
литически.
329/3. Реплика. Светлая игольчатая составляющая струк¬
туры является мартенситом. Она включает в себя более крупные
иглы, образовавшиеся в начале превращения,и мелкие иглы, поя¬
вившиеся позднее. Между мартенситными иглами расположены
области остаточного аустенита, которые травятся сильнее и вы¬
глядят более темными. Неодинаковый контраст от мартенситных
игл после травления указывает на изменение ориентации отдель¬
ных участков, что хорошо выявляется после отпуска благодаря
различным формам выделений (см. ф. 337/3—5).
Сталь № 136.
Термообработка: 900° С в течение 15 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Размер образца 20Х 15Х 10мм.
Мн= 160° С. Твердость 855 НV.
329/4. Мартенсит и остаточный аустенит. Микроструктура
подобна представленной на микрофотографии 329/1, но с мень¬
шим содержанием остаточного аустенита. О положении первич¬
ных аустенитных зерен можно судить по ориентации мартенситных
игл.
329/5. Все мартенситные иглы светлые. Более сильное уве¬
личение дает возможность рассмотреть детали структуры. Наряду
с большими встречаются очень мелкие мартенситные иглы. Тем¬
ные области являются остаточным аустенитом.
Термообработка: 790° С в течение 20 мин, охлаждение в воде.
Размер образца 10Х 10X8 мм. Мн = 175° С. Твердость 914 HV.
329/6. Из-за более низкой температуры аустенизации в мар¬
тенситной матрице сохраняются частицы остаточного цементита.
Тонкая структура мартенсита разрешается в оптическом микро¬
скопе.
329/7. Реплика. Светлые частицы являются цементитом.
Большое увеличение позволяет увидеть детали мартенситной
структуры. Наряду с мелкими наблюдаются более крупные иглы,
образовавшиеся в начале превращения. В зависимости от на¬
правления сечения плоскостью шлифа мартенситные иглы тра¬
вятся на различную глубину, и, следовательно, на микрофото¬
графии дают неодинаковый контраст. Очень мелкие темные пятна
являются остаточным аустенитом. После термообработки име¬
лось 30% остаточного аустенита, однако в процессе полировки
он превратился в мартенсит и в микроструктуре наблюдается
только небольшое его количество.
Термообработка: 750° С в течение 10 мин, охлаждение в воде.
Диск толщиной 1 мм.
329/8. Температура закалки была очень низкой, а выдержка
очень короткой, поэтому наряду с мартенситом наблюдаются не-
растворенный перлит и большое количество цементитных частиц.
Сталь № 118.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм. Мн —
= 260° С. Твердость 930 HV.
330/1. Мартенсит с небольшим количеством остаточного
аустенита. Первичные зерна аустенита выявляются благодаря
различной ориентации и различной интенсивности травления
отдельных мартенситных игл.
330/2. Наряду с крупными мартенситными иглами наблю¬
даются более мелкие. Остаточный аустенит превратился в мар¬
тенсит. Все мартенситные иглы травятся слабо.
Сталь № 128.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм. Мн —
= 265° С. Твердость 938 HV.
330/3. Скорость закалки и размер образца такие же, как и
на микрофотографии 330/1, однако в структуре наблюдаются не¬
сколько темных, длинных игл мартенсита, в которых произошел
распад. Остальная часть мартенсита травится слабее.
330/4. Между иглами мартенсита наблюдаются области оста
точного аустенита, которые травятся сильнее.
Сталь № 117.
Термообработка: 820° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм. Мн =
= 300° С. Твердость 888 Н V.
330/5. Очень тонкоигольчатый слабопротравленный мартен¬
сит, в котором иногда встречаются более крупные темные иглы.
330/6. Небольшое количество остаточного аустенита выяв¬
ляется в виде темных областей между иглами мартенсита. При¬
сутствуют также темные, круглые неметаллические включения.
Некоторые иглы травятся сильнее, что указывает на начало рас¬
пада в них.
Сталь № 116.
Термообработка: 840° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-пом соляном растворе. Диск толщиной 1 мм. Мн =
= 350° С. Твердость 815 HV.
330/7. Темные мартенситные иглы встречаются чаще, чем
в предыдущих образцах. Остальная структура состоит из мартен¬
сита, который травится слабее.
330/8. Более крупные иглы, которые образуются в начале
превращения; они травятся сильнее, чем мелкие. Области оста¬
точного аустенита между слабопротравленными мартенситными
иглами не выявляются из-за их малых размеров.
Сталь № 115.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм. МИ =
= 385° С. Твердость 687 HV.
331/1. Мартенсит с различно протравленными иглами. Их
ориентация связана с первичными зернами аустенита.
331/2. Наряду с более мелкими встречаются большие иглы.
Их контраст зависит от ориентации и степени распада. В боль¬
ших иглах произошел более глубокий распад, чем в мелких.
Сталь № 114.
Термообработка: 880° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм. Мн —
= 410° С. Твердость 571 HV.
331/3. В отличие от предшествующих микрофотографий
здесь мартенсит имеет пластинчатую форму; наряду с пластинами
встречаются иглы. Контраст пластин зависит от их ориентации и
глубины травления: более сильно протравленные иглы отпущены
в большей степени.
331/4. Очень часто зерна мартенсита окружены темной кай¬
мой.
Сталь № 113.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм, Мн =
= 445° С.Твердость 475 HV.
331/5. Различные области мартенсита травятся неодинаково,
но для каждой из них характерна одна и та же интенсивность
травления. Обычно в пределах зерна аустенита образуется не¬
сколько зерен мартенсита.
331/6. Крупные иглы выделяются на границах первичного
зерна аустенита. По-видимому, они образуются в начале превра¬
щения. Аустенитные зерна выявляются ориентацией мартенсит¬
ных игл. В мартенситных областях наблюдается темная сетка.
Сталь № 118.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм.
331/7. Реплика. В структуре встречаются мартенситные иглы
различных размеров. Они дают неодинаковый контраст, так как
травятся по-разному. Более крупные иглы, очевидно, образова¬
лись в начале превращения. Детали микроструктуры выявляются
более четко, чш на оптич-ских микрофотографиях 330/1 и 2.
331/8. Реплика. Темные частицы между иглами мартенсита
являются остаточным аустенитом, эти частицы выглядят тем¬
ными, так как они протравлены более глубоко, чем мартенсит.
Сталь № 117.
Термообработка: 820° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм
(см. ф. 330/5, 6).
332/1. Реплика. В одних участках иглы мартенсита короче
и шире, чем на микрофотографии 331/7, а между этими участ¬
ками находятся другие, содержащие узкие мартенситные иглы.
332/2. Реплика. Здесь остаточного аустенита меньше, чем
на микрофотографии 331/8. Он расположен между областями,
которые состоят из тонких мартенситных игл. Светлые круглые
частицы являются неметаллическими включениями.
Сталь № 116.
Термообработка: 820° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм
(см. ф. 330/7, 8).
332/3. Реплика. По внешнему виду мартенсит этой и после¬
дующих сталей отличается от представленного на микрофотогра-
70
фиях 331/7 и 8. Иглы протравлены неодинаково и поэтому струк¬
тура дает различный контраст. На более темных иглах имеется
тонкая шероховатость, по-видимому, они соответствуют сильно
протравленным иглам на микрофотографиях 330/7 и 8.
332/4. Реплика. Темные области остаточного аустенита,
которые хорошо видны на микрофотографии 330/2, в этой струк¬
туре не наблюдаются. Возможно, что ими являются маленькие
темные пятна, которые едва различаются между мартенситными
иглами.
Сталь № 115.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм (см.
ф. 331/1, 2).
332/5. Реплика. По внешнему виду мартенсит похож на
представленный на микрофотографии 331/3, но его зерна круп¬
нее и неправильной формы. Они часто пересекают друг друга
и имеют различную ориентацию.
332/6. Реплика. На более темных мартенситных иглах
видна шероховатость, что указывает на начало распада. Эти
иглы окружены светлой каймой, которая особенно ясно прояв¬
ляется на границах первичного аустенитного зерна.
Сталь № 114.
Термообработка: 800° С в течение 10 мин; охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм (см.
ф. 331/3, 4)
333/1. Реплика. Как и на микрофотографиях 331/5 и 6
наряду с иглами наблюдаются крупные пластины мартенсита.
Глубже протравившиеся мартенситные иглы резко выделяются
на фоне остальных составляющих микроструктуры. Первичные
зерна аустенита все еще выявляются благодаря различной ориен¬
тации мартенситных игл.
333/2. Реплика. Шероховатость на поверхности крупных
мартенситных игл становится все более заметной. В этих иглах
видны мелкие карбидные выделения, которые отсутствуют
в других областях мартенсита. Светлые каемки окружают мартен¬
ситные иглы, в которых в результате отпуска произошел распад.
Сталь № 113.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм (см.
ф. 331/5, 6).
333/3. Реплика. Мартенситные зерна сравнительно крупные
и в них наблюдаются субграницы.
333/4. Реплика. Наиболее темные иглы с шероховатостью
на поверхности окружены слабо протравленной областью —
светлой каймой. Крупные кристаллы, которые проявляются на
поверхности шлифа, разделены параллельными полосками.
На границах первичного аустенитного зерна образуется светлая
кайма.
Сталь № 118.
Термообработка: 810°С в течение 10 мин, охлаждение в масле.
Диск толщиной 1 мм.
333/5. Реплика. По сравнению с образцом, закаленным
с большой скоростью (ф. 331/8), шероховатость на поверхности
крупных мартенситных игл более заметна, что указывает на
выделение мелких карбидных частиц. Эти иглы соответствуют
показанным на микрофотографии 334/1 (протравлены более
сильно).
Сталь № 115.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм.
333/6. Реплика. Некоторые иглы, окрашенные в черный
цвет (ф. 334/8), имеют грубую зернистую поверхность, что ука¬
зывает на выделение мелких карбидных частиц. После менее
быстрой закалки шероховатость более заметна, чем на микро¬
фотографии 332/6. Вокруг некоторых игл с карбидными выделе¬
ниями видна светлая кайма.
Сталь № 118.
Термообработка: 810° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм. Твердость 908 HV.
334/1. Мартенсит с крупными, сильно протравленными
иглами, которые отсутствуют в образце, закаленном с большей
скоростью (см. ф. 330/1, 2).
334/2. Между светлыми и темными иглами мартенсита на¬
ходится несколько более темных областей, которые соответствуют
остаточному аустениту (см. ф. 333/5).
Сталь № 117.
Термообработка: 820° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм. Твердость 826 HV.
334/3. Мартенсит содержит большое количество крупных
темных игл, которые протравлены сильнее, чем на микрофотогра¬
фиях 330/5 и 6.
334/4. Темные иглы окружены темной узкой каймой. Слабо
протравленный мартенсит имеет тонкую субструктуру.
Сталь № 116.
Термообработка: 840° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм. Твердость 719 HV.
334/5. Сильно протравленные мартенситные темные иглы
встречаются чаще, чем в образце на микрофотографиях 330/7
и 8, охлажденном с большой скоростью.
334/6. Большие иглы травятся неодинаково, что, по-види¬
мому, зависит от степени их распада и различия в ориентировке.
Сталь № 115.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм. Твердость 575 HV.
334/7. Мартенсит на этой микрофотографии и мартенсит,
полученный после закалки с большей скоростью (ф. 331/1),
внешне мало различаются по сравнению с образцом, содержа¬
щим большее количество углерода.
334/8. Большие иглы мартенсита с различной степенью
распада окрашиваются неодинаково и имеют разную шерохо¬
ватость поверхности. Между более темными иглами находится
светлый мартенсит (см. ф. 333/6).
Сталь № 114.
Термообработка: 880° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм. Твердость 492 HV.
335/1. По виду мартенсит мало отличается от мартенсита,
полученного при закалке с большей скоростью (ф. 331/3).
335/2. В темных глубоко протравленных иглах произошел
распад, о котором можно судить по возникновению шерохова¬
тости на поверхности. Слабо протравленные области являются
более гладкими. Поверхность сильно протравленных игл грубее,
чем на микрофотографии 331/4.
335/3. Экстракционная реплика. Некоторые участки мар¬
тенсита содержат много мелких, темных выделений карбида.
В других областях наблюдаются еще более мелкие выделения,
но в меньшем количестве. Эти области соответствуют слабопро-
травленным участкам на микрофотографиях 335/1 и 2.
335/4. Экстракционная реплика. Мартенситная игла содержит
более крупные выделения карбида, которые имеют вид маленьких
дендритных стержней длиной не более 0,2 мкм. Между ними
находятся частицы разной формы. Структура этих выделений
не была определена из-за небольшого их количества.
Сталь № 113.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм. Твердость 416 HV.
335/5. Чаще наблюдаются широкие пластины мартенсита
(такие же, как на микрофотографии 331/5), реже встречаются
узкие иглы, которые характерны для высокоуглеродистых сталей.
Пластины травятся неодинаково, что, очевидно, связано с раз¬
личием их ориентации.
335/6. Большинство мартенситных игл имеют шероховатость
на поверхности, что, по-видимому, обусловлено выделением
мелких карбидных частиц. Вероятно, произошел более глубокий
распад, чем в структуре, показанной на микрофотографии 331/6.
Вокруг многих мартенситных игл видна темная кайма.
335/7. Травление в пикрате натрия [2.11. Этот раствор пре¬
имущественно выявляет мартенситные иглы, распавшиеся в про¬
цессе охлаждения, которые содержат мелкие карбидные выделе¬
ния. Нераспавшийся мартенсит травится слабее.
335/8. При большом увеличении разрешаются карбидные
выделения.
Сталь № 113.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм (см. ф. 335/7,8).
336/1. Экстракционная реплика. Мартенситные иглы со¬
держат выделения карбида, которые по форме идентичны кар¬
бидам на микрофотографии 335/4, однако первые крупнее.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм (см.
ф. 331/5, 6).
336/2. Травление в пикрате натрия [2.1]. Несмотря на бы¬
струю закалку, некоторые мартенситные иглы окрашиваются
в темный цвет.
336/3. Травление в пикрате натрия [2.1]. На поверхности
сильно протравленных игл имеется более тонкая шероховатость,
чем на микрофотографии 335/8.
336/4. Экстракционная реплика после травления в реактиве
[2.1]. Многочисленные мелкие стрежни и тонкие пластины
являются выделениями карбидных частиц. Они мельче, чем
частицы, которые образуются после закалки в масле (см.
ф. 336/1). Из-за малых размеров и небольшого количества этих
частиц не удалось установить, присутствует ли в структуре
С-карбид наряду с цементитом.
Сталь № 116.
Термообработка: 840° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе. Диск толщиной 1 мм
(см. ф. 330/7 и 8).
336/5. Травление в пикрате натрия [2.1]. Некоторые иглы
сильно протравлены, в то время как остальные участки микро¬
структуры почти не протравились. В этом травителе мартенсит¬
ные иглы, претерпевшие распад, выявляются лучше, чем в реак¬
тиве [1.1] (ф. 330/7).
Термообработка: 840° С в течение 10 мин, охлаждение
в масле. Диск толщиной 1 мм (см. ф. 334/5, 6).
336/6. Травление в пикрате натрия [2.1]. После травления
выявляется структура, аналогичная представленной на микро¬
фотографии 334/5.
336/7. Травление в пикрате натрия [2.1]. Кроме очень
темных мартенситных игл, наблюдаются более мелкие светлые
области, распавшиеся в меньшей степени. Между ними находятся
слабее протравленные области нераспавшегося мартенсита.
СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
ПРИ ОТПУСКЕ МАРТЕНСИТА
Сталь № 119.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение
в воде. Размер образца 15X15X10 мм (см. ф. 329/1—3). Твер¬
дость 694 HV.
337/1. Слабо протравленные иглы различных размеров —
это мартенсит. Области между иглами, которые имеют желто¬
белую окраску, являются остаточным аустенитом.
337/2. Реплика. Игольчатая составляющая структуры с глад¬
кой поверхностью является мартенситом; между иглами нахо¬
дятся области остаточного аустенита, которые выглядят темнее
из-за более глубокого травления.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в воде;
150° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер образца
15Х15Х15 мм. Твердость 724 HV.
337/3. Первичные мартенситные иглы травятся неравно¬
мерно из-за выделения е-карбида, который образовался во
время отпуска. Из-за малых размеров частиц е-карбид не раз¬
решается. Светлые области являются остаточным аустенитом.
337/4. Реплика. Крупные мартенситные иглы имеют более
или менее зернистую поверхность, что обусловлено неоднород¬
ным выделением е-карбида. Между мартенситными иглами наблю¬
даются гладкие области неотпущенного мартенсита, который
образовался из остаточного аустенита (ф. 337/3). Превращение
аустенита могло произойти как в процессе охлаждения образца,
так и в процессе приготовления шлифа.
337/5. Экстракционная реплика. Здесь видны частицы
е-карбида, которые выделились в пределах исходных мартен¬
ситных игл. Эти частицы образуют сетку тонких стержней,
которые расположены перпендикулярно друг к другу. Направ¬
ление стержней в различных иглах различно. В некоторых
местах образуются скопления крупных выделений е-карбида.
Светлые области являются остаточным аустенитом.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение
в воде; 220° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 15X15X5 мм. Твердость 740 HV.
337/6. Даже после кратковременного травления исходные
мартенситные иглы травятся интенсивно: в них начинают вы¬
являться крупные карбидные выделения. Они имеют темный
зернистый вид. Остаточный аустенит светлый, на границах
с темными иглами он начинает распадаться, как показано на
микрофотографии 338/2.
338/1. Структура после травления в пикрате натрия [33.1]
при 50° С в течение 10 мин. Иглы отпущенного мартенсита
с выделениями е-карбида начинают травиться, в то время как
аустенит остается светлым.
338/2. Реплика. По сравнению с микрофотографией 337/4
большие мартенситные иглы полны маленькими светлыми стерж¬
нями, которые хорошо видны. О начале распада остаточного
аустенита (светлые гладкие области) можно судить по появле¬
нию маленьких игл, которые проникают в аустенит.
338/3. Экстракционная реплика. Структура, состоящая из
взаимнопересекающихся темных полос, обусловлена мелкодис¬
персными выделениями е-карбида, которые образуют более
густые скопления крупных частиц на границах мартенситных
игл. С помощью микродифракции установлено наличие цементита
наряду с е-карбидом.
338/4. Экстракционная реплика, е-карбид образует сетку
коротких стержней, которые расположены перпендикулярно
друг к другу.
71
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение
в воде; 260° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 15X15X5 мм. Твердость 752 HV.
338/5. Отпущенная структура. Распавшиеся темные области
остаточного аустенита расположены между мартенситными
иглами. Исходные мартенситные иглы имеют гладкую коричне¬
вую поверхность. Часто в них наблюдается мидриб и параллель¬
ные полосы.
338/6. Реплика. В участках остаточного аустенита имеются
более крупные выделения, чем в мартенситных иглах.
338/7. Травление в пикрате натрия [33.1] при 50° С в те¬
чение 10 мин. Наряду со слабопротравленными участками
встречаются более темные области с крупными карбидными
выделениями.
339/1. Экстракционная реплика. В центре снимка показана
часть крупной мартенситной иглы с мелкими выделениями
е-карбида; на микрофотографии 338/5 эта игла имела гладкую
коричневатую поверхность. Вокруг иглы, кроме е-карбида,
находятся крупные стержни, вероятно, цементита, который
обнаружен дифракционным методом.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение
в воде, 300° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 15X15X5 мм. Твердость 658 HV.
339/2. Исходные мартенситные иглы выявляются лучше.
Между ними образуются более крупные карбиды, чем на микро¬
фотографии 338/5. В этих иглах также наблюдается мидриб
с параллельными ответвлениями.
339/3. Травление в пикрате натрия [33.1] при 50° С в те¬
чение 10 мин. Мидриб и параллельные полосы мартенситной
иглы, а также более длинные стержни карбида между ними
травятся особенно сильно. Матрица травится слабо.
339/4. Реплика. Выделения во многих исходных мартенсит¬
ных иглах имеют вид тонких стержней. Иногда встречаются
длинные параллельные полосы, которые, по-видимому, связаны
с полосами на микрофотографии 339/5 и выявляются при благо¬
приятном угле пересечения плоскости шлифа с границами мартен¬
ситных игл.
339/5. Экстракционная реплика. Между длинными стержнями
цементита имеются мелкодисперсные выделения карбида.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в воде;
400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер образца
15X15X5 мм. Твердость 532 HV.
339/6. В исходных мартенситных иглах выделения настолько
укрупняются, что становятся видимыми в оптическом микроскопе.
339/7. Травление при 50° С в течение 10 мин в пикрате на¬
трия [33.1 ]. Выделения имеют вид мелких темных зерен. В центре
микрофотографии хорошо видны параллельные полосы, состоя¬
щие из цементитных стержней.
340/1. Реплика. Карбидные частицы крупнее, иглы часто
окружены карбидной пленкой (см. ф. 339/4).
340/2. Экстракционная реплика. Внешне цементные выделе¬
ния значительно отличаются от стержней е-карбида, которые
образуются при более низких температурах. Некоторые частицы
имеют вид тонких, коротких стержней, или толстых зерен или
более длинных стержней неправильной формы; это видно на
микрофотографии 340/1.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение
в воде; 500° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 15X15X5 мм. Твердость 398 HV.
340/3. Цементитные выедления стали крупнее по сравнению
с представленными на микрофотографии 339/6, соответствующей
состоянию после отпуска при 400° С. Однако исходная иголь¬
чатая структура мартенсита сохраняется.
340/4. Травление в пикрате натрия [33.1] при 50° С в те¬
чение 10 мин. Крупные частицы цементита очень темные. Более
тонкие частицы внутри бывших мартенситных игл видны плохо.
Границы первичного аустенитного зерна выявлются благодаря
образованию крупных цементитных выделений.
340/5. Реплика. Форма и размеры выделения изменяются
в широких пределах. На границах мартенситных игл имеются
более крупные выделения, чем в объеме. Отдельные темные
частицы цементита перешли в реплику. Границы первичного
зерна аустанита имеют вид светлых линий благодаря скоплениям
выделений. Большинство мартенситных игл окружено белой
каймой.
340/6. Экстракционная реплика. Форма и размеры цементит¬
ных частиц значительно изменились по сравнению с микрофо¬
тографией 340/2. Цементит встречается в виде глобулей, в основ¬
ном в объеме мартенситных игл, и в виде прерывистых пленок,
которые соответствуют белым полосам на микрофотографии 340/5.
72
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение
в воде; 600° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры
образца 15X15X5 мм. Твердость 315 HV.
341/1.Отпущенная структура.Различно ориентированныефер-
ритные зерна в азотной кислоте [1.1] травятся неодинаково. В
структуре все еще выявляется исходная игольчатость мартенсита.
341/2. Цементитные стержни и зерна хорошо разрешаются
на реплике, показанной на микрофотографии 341/4. При сравни¬
тельно небольшом увеличении выявляется очень много деталей
распределения цементитных частиц.
341/3. Травление в пикрате натрия [33.1 ]. Особенно хорошо
выявляются карбидные частицы на границах первичного аусте¬
нитного зерна и на границах исходных мартенситных игл.
В объеме игл карбиды очень мелкие и плохо разрешаются.
341/4. Реплика с экстрагированными карбидными части¬
цами. В объеме мартенситных игл они более мелкие, чем на их
границах или на границах первичного аустенитного зерна.
Сталь № 136.
Термообработка: 790° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде. Размер образца 10Х 10X8 мм. Закалка по промышлен¬
ному режиму. Твердость 914 HV.
341/5. Тонкопластинчатый мартенсит с цементитными ча¬
стицами различного размера. Остаточный аустенит выявляется
в виде очень малых темных областей (см. ф. 329/7).
Термообработка: 790° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 100° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 10X10X8 мм.
341/6. Отпущенный мартенсит при травлении начинает
окрашиваться в темный цвет. Цементитные частицы травятся
слабее.
Термообработка: 790° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 200° С в течение 2 ч, охлаждение па воздухе. Размер
образца 10X10X8 мм. Твердость 770 HV.
341/7. Отпущенная структура. Как и в мартенсите, здесь
видна игольчатая структура. Некоторые иглы протравлены
особенно сильно. Остаточный аустенит имеет вид маленьких
светлых областей. Частицы цементита светлые.
Термообработка: 790° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде, 300° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 10X10X8 мм. Твердость 641 HV.
341/8. Отпущенная структура. По сравнению со структурами
после низких температур отпуска эта микроструктура травится
более однородно. В центре микрофотографии видны многочислен¬
ные выделения цементита, которые травятся слабо.
Сталь № 118.
Термообработка: 800° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 280° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 10X10X8 мм. Твердость 642 HV.
342/1. Отпущенная структура. Области, в которых произо¬
шел более глубокий распад, окрашиваются в темный цвет. Иглы
травятся неодинаково и потому кажутся и темными, и светлыми,
342/2. Некоторые иглы имеют гладкую, сильнопротравлен-
ную поверхность; микроструктура в пространствах между иглами
имеет зернистый вид. На границах мартенситных игл часто
встречаются темные прослойки с крупными карбидными выде¬
лениями (см. ф. 342/3).
342/3. Экстракционная реплика. Микродифракционные ис¬
следования указывают на то, что очень мелкие стержни являются
частицами е-карбида. На границах исходных более крупных
мартенситных игл и в областях между ними карбидные частицы
крупнее, и состоят из цементитной фазы. Эта микрофотография
объясняет, почему на микрофотографии 341/2 некоторые мартен¬
ситные иглы имеют гладкую поверхность: такие иглы содержат
только е-карбид. Зернистый вид некоторых областей связан
с более крупными выделениями цементита наряду с мелкодис¬
персными частицами е-карбида.
Термообработка: 800° С в течение 20 мин\ охлаждение
в воде; 340° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 10X10X8 мм. Твердость 557 HV.
342/4. Отпущенная структура. По сравнению с образцом,
отпущенным при 280° С (см. ф. 342/1), общий вид структуры
изменился: наиболее крупные иглы имеют светлую окраску.
342/5. В некоторых слабопротравленных иглах видны
отдельные карбидные выделения; на границах игл иногда имеются
карбидные пленки. На общем светлом фоне еще встречаются
мелкие выделения.
342/6. Экстракционная реплика. Внутри более крупных
мартенситных игл наблюдаются очень мелкие выделения; эти
области соответствуют светлым областям на микрофотографии
342/5. На границах мартенситных игл и между зернами мартен¬
сита находятся цементитные частицы, которые укрупнились по
сравнению с частицами на микрофотографии 342/3.
Термообработка: 800° С в течение 20 мин\ охлаждение
в воде; 480° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер
образца 10X10X8 мм. Твердость 419 HV.
343/1. Отпущенная структура, которая имеет игольчатый
вид, связанный с исходным строением мартенсита.
343/2. Шероховатость на поверхности зерен обусловлена
укрупнением цементитных частиц. Границы первичного зерна
аустенита и границы мартенситных игл выявляются благодаря
выделениям цементита.
343/3. Экстракционная реплика. В больших исходных иглах
мартенсита видны маленькие круглые пластинки цементита.
На границах игл цементит часто образует длинные параллель¬
ные нити, которые на микрофотографии 343/2 имеют вид темных
стержней. Между более крупными мартенситными иглами встре¬
чаются скопления крупных цементитных частиц.
Сталь № 116.
Термообработка: 830° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде, 150° С в течение 2 ч, охлаждение па воздухе. Полоса
толщиной 5 мм. Твердость 627 HV.
343/4. Отпущенная структура, которая еще похожа па
мартенситную, травится сильнее, чем неотпущенный мартенсит
(ф. 330/7, 8).
343/5. Неоднородное травление мартенситных игл обус¬
ловлено изменением ориентации и различием форм мелких кар¬
бидов, которые плохо разрешаются в оптическом микроскопе.
Термообработка: 830° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Полоса
шириной 5 мм. Твердость 567 HV.
343/6. Отпущенная структура, которая очень похожа на
мартенсит, хотя травится сильнее.
343/7. Эта структура по сравнению с показанной на микро¬
фотографии 343/5 грубее и содержит крупные выделения кербида.
344/1. Экстракционная реплика. Выделения имеют вид
стержней различного размера, на границах мартенситных игл
они крупнее. Выделения в основном состоят из е-карбида.
Термообработка: 830° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 300° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Полоса
толщиной 5 мм. Твердость 499 HV.
344/2. Структура после отпуска отличается от представлен¬
ной на микрофотографиях 343/4 и 6 более однородным травле¬
нием, хотя некоторые иглы травятся слабее.
344/3. Крупные частицы цементита имеют вид мелких зерен
и стержней. Часть мартенситных игл окружена темной каймой.
На микрофотографии видны также гладкие, слабо протра¬
вленные мартенситные иглы, которые, по-видимому, содержат
более мелкие карбидные выделения (ф. 344/5).
344/4. Травление в пикрате натрия [33.1]. Крупные цемен-
титные частицы сильно протравлены. Их расположение связано
с игольчатой структурой исходного мартенсита. На границах
мартенситных игл встречаются карбидные скопления. Наиболее
крупные частицы — это неметаллические включения.
344/5. Экстракционная реплика. Цементит встречается
в виде более крупных стержней между областями с мелкими
карбидными выделениями (вероятно, е-карбид); эти области,
по-видимому, соответствуют светлым мартенситным иглам на
микрофотографии 344/3.
Термообработка: 820° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 500° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Полоса
толщиной 5 мм. Твердость 319 HV.
344/6. Структура после отпуска с типичным игольчатым
строением.
344/7. Внутри светлых игл цементитные частицы разрешаются
плохо, в то время как между иглами хорошо видны выделения
в виде темных пятен. На границах первичного аустенитного
зерна встречаются отдельные частицы цементита.
345/1. Экстракционная реплика. Цементит находится в виде
скопления зерен и пластин различного размера. Структура
значительно отличается от структуры после отпуска при 300° С
(ф. 344/5).
Термообработка: 820° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 600° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Полоса
толщиной 5 мм. Твердость 260 HV.
345/2. Структура после закалки и отпуска. Видны отдель¬
ные крупные частицы цементита. Структура игольчатой феррит¬
ной матрицы стала более грубозернистой и размеры ферритных
зерен изменились.
345/3. Структура после закалки и отпуска. Видны темные
линии границ ферритных зерен неправильной формы. Наблю¬
даются только крупные выделения цементита.
Сталь № 115.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе; 530° С в течение 2 ч,
10 Металлография железа, том II
охлаждение на воздухе. Полоса толщиной 5 мм. Твердость
299 HV.
345/4. Структура после закалки и отпуска. В крупных пер¬
вичных, мартенситных иглах мелкие цементитные выделения
встречаются в меньшем количестве, чем между иглами (ф. 331/1.2)
Термообработка: 860° С в течение 10 мин, охлаждение в ле¬
дяном 10%-ном соляном растворе; 670° С в течение 2 ч, охлаж¬
дение на воздухе. Полоса толщиной 5 мм. Твердость 216 HV.
345/5. Структура после закалки и отпуска. Процесс коагу¬
ляции цементита зашел так далеко, что частицы становятся
видимыми в ферритной матрице.
Сталь № 114.
Термообработка: 880° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе; 260° С в течение 2 ч,
охлаждение на воздухе. Полоса толщиной 1 мм. Твердость
430 Н V.
345/6. Структура после отпуска. Выделения цементита
вызывают значительное огрубление структуры.
345/7. Экстракционная реплика. Цементитные частицы
встречаются в виде более или менее тонких игл и небольших
стержней, которые имеют различные преимущественные ориен¬
тировки. На микрофотографии хорошо видны мелкие цементит¬
ные иглы, однородно распределенные в мартенситных пластинах,
а более крупные стержни образуются на их границах.
345/8. Экстракционная реплика. В матрице наряду с более
крупными имеются мелкие выделения.
Термообработка: 880° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе, 530° С в течение 2 ч,
охлаждение на воздухе. Полоса толщиной 5 мм. Твердость
251 HV.
346/1. Структура после закалки и отпуска. Очень мелкие
цементитные частицы окружают игольчатые и пластинообразные
области, где нет цементитных выделений (см. ф. 331/3, 4).
Термообработка: 880° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе; 670° С в течение 2 ч,
охлаждение на воздухе. Полоса толщиной 5 мм. Твердость
172 HV.
346/2. Структура после закалки и отпуска. Содержит круп¬
ные частицы цементита. Расстояние между частицами столь
велико, что видна ферритная матрица. На границах первичного
аустенитного зерна образуются более крупные цементитные
выделения. Ферритные зерна имеют неправильную форму.
Сталь № 113.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе; 150° С в течение 2 ч,
охлаждение на воздухе. Полоса толщиной 1 мм. Твердость
418 HV.
346/3. По сравнению с исходным закаленным состоянием
(ф. 331/5, 6) матрица слегка протравилась.
346/4. Исходные мартенситные иглы сохраняют гладкую
поверхность, но становятся темнее.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение
в ледяном 10%-ном соляном растворе; 260° С в течение 2 ч,
охлаждение на воздухе. Полоса толщиной 1 мм. Твердость
397 HV.
346/5. Структура после отпуска отличается от структуры
на микрофотографиях 346/3 и 4 шероховатостью. Контраст от раз¬
личных зерен зависит от их ориентации и формы выделившихся
частиц.
346/6. При больших увеличениях шероховатость выявляется
отчетливее, как показано на микрофотографии 346/7. Она вы¬
звана выделением цементита.
346/7. Экстракционная реплика. Цементит имеет вид узких
игл или толстых стержней. Можно предположить, что в некото¬
рых местах еще присутствуют мелкие выделения s-карбида,
хотя их невозможно обнаружить из-за малого количества.
ОБЫЧНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ
Сталь № 137.
Пластина из кипящей стали толщиной 25 мм после прокатки.
Твердость 137 HV.
347/1. Продольный микрошлиф. Серный отпечаток. Видны
темные точки включений сульфида марганца. В основном они
сосредоточены в сердцевине.
347/2. Травление в медно-аммониевом хлориде [52.2].
По сравнению с наружным слоем сердцевина содержит большое
количество фосфора и углерода и травится глубже.
347/3. Наружный слой состоит в основном из феррита и
перлитных областей, удаленных друг от друга на большие рас¬
стояния. Встречаются короткие и длинные неметаллические
включения.
73
347/4. Наружный слой. Видны удлиненные неметаллические
темно-серые включения. Часто они содержат светло-серые ча¬
стицы, которые, по-видимому, являются сульфидом марганца.
347/5. В сердцевине содержание перлита и неметаллических
включений больше, чем в наружном слое (ф. 347/3).
347/6. Сердцевина. Большое количество мелких темно¬
серых шлаковых включений распределены равномерно по всей
структуре. Крупные, светло-серые включения состоят из суль¬
фида марганца, а на их концах образуются темно-серые вклю¬
чения. Тонкие удлиненные включения темно-серого цвета часто
содержат более светлые частицы.
Сталь № 138.
Пластина из спокойной стали толщиной 20 мм после про¬
катки. Твердость 120 HV.
347/7. Продольный шлиф. Серный отпечаток. Включения
сульфида марганца распределены равномерно по всему сечению.
347/8. Травление в медно-аммониевом хлориде [52.2] дало
однородное окрашивание.
347/9. Распределение феррита и перлита по всему сечению
равномерное. Имеются как округлые, так и удлиненные неме¬
таллические включения.
347/10. Видны удлиненные темно-серые неметаллические
включения, в некоторых местах небольшие темные округлые
включения и овальные включения сульфида марганца (светло¬
серые). Феррит и перлит.
Сталь № 139.
Лист для глубокой вытяжки толщиной 1 мм из кипящей
мартеновской стали. Прокатка в горячем состоянии, отжиг при
930° С в печи непрерывного действия, охлаждение на воздухе.
Прокатка в дрессировочной клети с деформацией 1%. Твердость
98 HV.
348/1. Продольный шлиф. Феррит и некоторое количество
перлита с несколькими неметаллическими включениями. Зерно
феррита шестого-седьмого балла.
348/2. Тонкопластинчатый перлит и зернограничный цемен¬
тит, который окружает каждый перлитный участок. Несколько
округлых включений.
Сталь № 140.
Лист для глубокой вытяжки толщиной 1 мм из мартеновской
стали, раскисленный кремнием и алюминием. Прокатка в хо¬
лодном состоянии на 30%, отжиг при 690° С в течение 20 ч,
охлаждение с печью. Прокатка в дрессировочной клети с дефор¬
мацией 1%, Твердость 95 HV.
348/3. Продольный шлиф. Феррит состоит из удлиненных
зерен. Зерна восьмого балла, отношение длины к ширине зе¬
рен 4:1.
348/4. В удлиненных ферритных зернах и на их границах
цементит выделяется в виде мелких частиц. Присутствует не¬
которое количество включений, которые очень трудно отличить
от маленьких черных частиц цементита. Выделения нитрида
алюминия не разрешаются.
348/5. Экстракционная реплика. Феррит с мелкими выделе¬
ниями нитрида алюминия.
348/6. Экстракционная реплика. Очень мелкие прозрачные
частицы и большие прямоугольные кристаллы нитрида алюминия.
Сталь № 141.
Исходное состояние. Круглый стержень диаметром 30 мм.
348/7. Продольный шлиф. Серный отпечаток. Включения
сульфида марганца встречаются по всему сечению, что обуслов¬
лено более высоким содержанием серы.
348/8. Непротравленная структура. Светло-серые включе¬
ния сульфида марганца образуют цепочку.
348/9. Феррит содержит как крупные, так и мелкие вклю¬
чения сульфида марганца, на концах которых часто образуется
фаза темного цвета. В структуре наблюдаются полосы феррита
и феррито-перлита.
КРЕМНЕМАРГАНЦОВИСТАЯ
ПРУЖИННАЯ СТАЛЬ № 142
Исходное состояние. Прокатанный пруток диаметром 30 мм.
Твердость 308 HV.
349/1. Продольный шлиф. Микроструктура состоит в основ¬
ном из перлита и изолированных зерен феррита. Полосчатость
не развита, однако имеются цепочки неметаллических включений.
349/2. Пластинчатый перлит, в котором видны зерна фер¬
рита.
Термообработка: Отжиг на зернистый перлит при 650° С
в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец диаметром 30 мм
и толщиной 12 мм. Твердость 296 HV.
349/3. Перлит в котором пластины цементита частично
сфероидизировались.
74
Термообработка: 845° С в течение 10 мин; 675° С в течение
70 сек, охлаждение в воде. Твердость 327 HV.
349/4. Поперечный шлиф. Пластинчатый перлит и небольшое
количество феррита. Косой срез позволяет видеть в одном из
зерен перлита и пластины цементита.
349/5. В некоторых зернах пластины цементита видны хо¬
рошо, в других — они расположены настолько близко друг
к другу, что перлитная структура кажется сплошной.
Термообработка: 845° С в течение 10 мин; 505° С в течение
2100 сек. Охлаждение в воде. Твердость 338 HV.
349/6. Грубозернистый бейнит. Игольчатость слабо выра¬
жена. Матрица ферритная. Светлые цементитные частицы окру¬
жены темной каймой и при травлении в пикрате натрия стано¬
вятся темными (349/7). Темная составляющая представляет
собой тонкопластинчатый перлит. Превращение прошло пол¬
ностью.
349/7. В результате травления в пикрате натрия [33.1]
светлые частицы становятся черными, так же как и перлитный
цементит. Следовательно, эти частицы являются цементитом
(см. ф. 349/6).
349/8. Реплика. Структура, которая на микрофотографии
349/6 имеет темный цвет, теперь легко идентифицируется как
перлит. Матрица ферритная. Светлые частицы соответствуют
темным мелким стержням на микрофотографии 349/7 и являются
цементитом.
Термообработка: 845° С в течение 10 мин. 375° С в течение
160 сек; охлаждение в воде. Твердость 450 HV.
350/1. Игольчатая структура возникла в результате превра¬
щения в бейнитной области. Светлые участки мартенсита и оста¬
точного аустенита расположены между областями игольчатого
бейнита. Превращение прошло неполностью.
350/2. Реплика. Бейнит с зубчатыми границами и с неодина¬
ковым контрастом различных участков содержит дисперсные
частицы цементита. Остаточный аустенит и мартенсит имеют
вид гладких светлых участков между бейнитными областями.
Термообработка: 845° С в течение 10 мин, 310° С в течение
4200 сек, охлаждение в воде. Твердость 576 HV.
350/3. Бейнит с четко выраженной игольчатостью. Светлые
и темные иглы возникают в результате неодинакового травления
зерен с различными ориентациями.
350/4. Дисперсные карбидные выделения в ферритной
матрице, которые не разрешаются в оптическом микроскопе,
придают структуре темный цвет. Встречаются участки остаточ¬
ного аустенита и мартенсита.
350/5. Реплика. Длинные тонкие иглы бейнита содержат
мелкие различно ориентированные стержни цементита. Между
бейнитными иглами видны участки остаточного аустенита, ко¬
торый частично превратился в мартенсит.
Термообработка: 845° С в течение 10 мин, 265° С в течение
2700 сек, охлаждение в воде. Твердость 657 HV.
350/6. Игольчатость бейнита четко выявляется на фоне
структуры неполного превращения. Светлые участки — остаточ¬
ный аустенит и мартенсит.
Термообработка: 845° С в течение 10 мин, 265° С в течение
6000 сек. Охлаждение в воде. Твердость 657 HV.
351/1. Бейнит. Выделения в бейните не разрешаются в опти¬
ческом микроскопе. После травления структура становится
темной.
351/2. Экстракционная реплика, е-карбид имеет вид темных
выделений. Частицы образуют параллельные иглы, ориентация
которых меняется от зерна к зерну.
Термообработка: 845° С в течение 10 мин, охлаждение
в течение 70 000 сек до 500° С. Твердость 255 HV.
351/3. Поперечный шлиф. Перлит как грубого, так и тон¬
копластинчатого строения содержит только 3% феррита.
351/4. Область грубопластинчатого перлита, несколько фер¬
ритных зерен и зернограничнын цементит (вырожденный перлит).
351/5. Участок тонкопластинчатого перлита, в котором
некоторые цементитные пластины имеют прерывистое строение.
Термообработка: 845° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 60 сек до 500° С. Твердость 379 HV.
351/6. Очень маленькие колонии тонкопластинчатого пер¬
лита, структура которых не всегда разрешается в оптическом
микроскопе. На границах первичного зерна аустенита наблю¬
дается ферритная прослойка.
Термообработка: 845° С в течение 10 мин, охлаждение
в течение 19 сек до 500° С. Твердость 743 HV.
351/7. Тонкая сетка феррита на границе первичного аусте¬
нитного зерна. Очевидно, феррит выделился в начале у-*а-
превращения, за которым последовало образование тонкопластин¬
чатого перлита. При прохождении бейнитной области образо¬
вался игольчатый феррит. Остаточный аустенит превратился
в мартенсит ниже 220° С. Матрица начала приобретать иголь¬
чатое строение.
Термообработка: 840° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле. Образец диаметром 30 мм и толщиной 8 мм. Твердость
847 HV.
352/1. Мартенсит, большие иглы которого при травлении
становятся темными.
352/2. Большие темные иглы имеют гладкую поверхность.
Между ними расположены светлые участки мартенсита. Некото¬
рые более темные области — участки остаточного аустенита.
Неметаллические включения имеют вид темных пятен.
Термообработка: 840° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле, 280° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец
диаметром 30 мм, толщиной 8 мм. Твердость 721 HV.
352/3. Структура после отпуска сохраняет игольчатое
строение, но травится сильнее.
352/4. Большие различно ориентированные иглы травятся
неодинаково, поэтому имеют или темную, или светлую окраску.
Некоторые участки микроструктуры не разрешаются.
Термообработка: 840° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле, 340° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец
диаметром 30 мм и толщиной 8 мм. Твердость 698 HV.
352/5. Отпущенная структура, аналогичная представленной
на микрофотографии 352/3.
352/6. Структура, аналогичная представленной на микро¬
фотографии 352/4.
Термообработка: 840° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле, 480° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец
диаметром 30 мм и толщиной 8 мм. Твердость 468 HV,
352/7. Структура после закалки и отпуска, более светлая
после травления, чем представленная на микрофотографии
352/5. Игольчатость явно выражена. Крупные иглы имеют более
светлую окраску.
352/8. Мелкие выделения в больших иглах видны плохо.
Глобулярные частицы цементита наблюдаются на границах
игл и первичного зерна аустенита.
Термообработка: 840° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 280° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе, твердость
721 HV.
353/1. Экстракционная реплика. Наблюдаются мелкодис¬
персные выделения в объеме и более крупные — на границах
мартенситных игл.
353/2. Экстракционная реплика. Мелкие иглы е-карбида
ориентированы по-разному. Остаточный аустенит светлый (см.
ф. 342/3).
Термообработка: 840° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 340° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
698 HV.
353/3. Экстракционная реплика. Структура, аналогичная
представленной на микрофотографии 353/1. Мелкодисперсные
карбиды расположены в объеме, а более крупные — на границах
первичных мартенситных игл.
353/4. Экстракционная реплика. Мелкие иглы s-карбида
часто пересекают одна другую. Темные полосы на микрофото¬
графии 353/3 соответствуют скоплениям карбидов на микрофото¬
графии 342/6.
Термообработка: 840° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 480° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
468 HV.
353/5. Экстракционная реплика. В объеме первичных мар¬
тенситных игл имеются мелкие выделения. Скопления более
крупных частиц находятся на границах мартенситных игл и
зерен первичного аустенита.
353/6. Экстракционная реплика. Пластины цементита имеют
различную толщину (см. ф. 343/3).
353/7. Реплика. Крупные светлые цементитные частицы
расположены на границах мартенситных игл и первичного зерна
аустенита. Различно ориентированные зерна ферритной матрицы
травятся неодинаково. Нет мелких карбидных выделений.
МАРГАНЦОВИСТЫЕ СТАЛИ
Сталь № 123.
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 2200 сек до 500° С. Твердость 189 HV.
354/1. Продольный шлиф. 10% феррита, 40% перлита.
Ферритные зерна шестого-седьмого балла. Полосчатость струк¬
туры явно выражена.
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 450 сек до 500° С. Твердость 207 HV.
354/2. 60% феррита, 40% перлита. Иногда встречаются
большие участки перлита, Видманштеттова структура слабо
10*
выражена. Области феррита и перлита имеют меньшие размеры,
чем на предыдущей микрофотографии.
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 205 сек до 500° С. Твердость 219 HV.
354/3. 58% феррита, 41% перлита, более мелкодисперсного,
чем на предыдущей микрофотографии. Видманштеттова струк¬
тура встречается чаще; перлитные области более крупные.
1% мартенсита.
Термообработка: 900°С в течение 5 мин., охлаждение
в течение 61 сек до 500° С. Твердость 216 HV.
354/4. 35% феррита, 33% перлита, 27% бейнита. Феррит
образует сетку на границах первичных зерен аустенита. Встре¬
чается также игольчатый феррит, 5% мартенсита.
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 21 сек до 500° С. Твердость 252 HV.
354/5. 20% феррита, в основном в виде игл; часть феррита
образует сетку. 15% перлита вместе с мартенситом. Остальное —
бейнит.
Сталь № 143.
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 1600 сек до 500° С. Твердость 160 HV.
354/6. Продольный шлиф. 75% феррита, 25% перлита.
Полосчатая структура. В полосах без перлита зерна феррита
более крупные, чем в полосах с перлитом. Ферритные зерна
восьмого—десятого балла.
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 350 сек до 500° С. Твердость 166 Н V.
354/7. 75% феррита, 25% перлита. Ферритные зерна в пер¬
литных участках мельче, чем на предыдущей микрофотографии,
и полосчатость структуры выражена слабее. Ферритное зерно
девятого—одиннадцатого балла.
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 62 сек до 500° С. Твердость 181 HV.
354/8. 72% феррита, 28% перлита. Очень мелкозернистая
феррито-перлитная структура без полосчатости.
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 19 сек до 500° С. Твердость 212 HV.
354/9. 65% феррита, 22% перлита, остальное — бейнит
и мартенсит. Очень мелкозернистая структура.
Сталь № 144.
Термообработка: 940° С, охлаждение на воздухе, 900° С
в течение 5 мин. Охлаждение в течение 1170 сек до 500° С. Твер¬
дость 193 HV.
355/1. Мелкозернистая смесь феррита и перлита без бейнита.
355/2. Области малого размера, состоящие из тонкопластин¬
чатого перлита. Цементит выделяется на границах зерен феррита.
Некоторое количество дисперсных сферических частиц указывает
на существование выделений в объеме зерна.
Термообработка: 940° С, охлаждение на воздухе, 900° С
в течение 5 мин; охлаждение в течение 450 сек до 500^ С. Твер¬
дость 204 HV.
355/3. Более мелкозернистая смесь феррита и перлита, чем
на микрофотографии 355/1.
Термообработка: 940° С, охлаждение на воздухе; 900° С
в течение 5 мин; охлаждение в течение 65 сек до 500° С. Твердость
269 Н V.
355/4. Очень мелкозернистая структура, детали которой
показаны на следующей микрофотографии.
355/5. Ферритные зерна, бейнит и мартенсит, игольчатая
структура которого не выявляется травлением.
Термообработка: 940° С, охлаждение на воздухе, 900° С
в течение 5 мин; охлаждение в течение 30 сек до 500° С. Твердость
290 HV.
355/6. Феррит имеет вид полиэдров и игл, встречается
с бейнитом и мартенситом. Имеются также неметаллические
включения.
Сталь № 123.
Термообработка: 900° С в течение 15 мин; охлаждение в те¬
чение 1500 сек до 500° С (см. ф. 354/1).
355/7.Экстракционная реплика.Светлые участки — это зерна
феррита без выделений, темные участки в правой части фото¬
графии — перлитный цементит, очень темные частицы — зерно-
граничные цементитные выделения.
Сталь № 143.
Термообработка: 900° С в течение 15 мин; охлаждение
в течение 1600 сек до 500° С.
355/8. Экстракционная реплика. Согласно электроногра¬
фическим исследованиям, на ферритных границах образуются
нитриды алюминия и ванадия. Некоторые относительно большие
выделения имеют треугольную или шестиугольную форму (см,
ф. 354/6).
75
Сталь № 144.
Термообработка: 940° С, охлаждение на воздухе; 900° С
в течение 15 мин; охлаждение в течение 1500 сек до 500° С (см.
ф. 355/1 и 2).
356/1. Экстракционная реплика. Ферритная сетка с мелко¬
дисперсными выделениями. В нижней правой части фотографии
виден цементит перлита.
356/2. Экстракционная реплика. Скопления преимуще¬
ственно дисперсных частиц; иногда встречаются более крупные
выделения. Микродифракция показывает, что эти частицы яв¬
ляются нитридами алюминия и ванадия.
Сталь № 145.
Исходное состояние. Полоса, нормализованная и отпущен¬
ная при 650° С. Твердость 190 HV.
356/3. Феррит с зернограничным цементитом и перлитом.
В объеме зерна имеются как мелкие, так и крупные выделения.
Феррит после травления становится темным, очевидно, из-за
наличия мелких частиц.
356/4. Экстракционная реплика. Через фотографию про¬
ходит граница зерна феррита. Наряду с большими частицами
видны скопления более мелких выделений нитрида алюминия
и карбида ванадия.
АУСТЕНИТНАЯ МАРГАНЦОВИСТАЯ СТАЛЬ № 146
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 24 сек до 500° С. Твердость 217 HV.
356/5. Аустенит с двойниками. В отличие от хромоникеле¬
вого аустенита, границы зерна хорошо протравлены. Выделение
цементита начинается на границах зерен.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 180 сек до 500° С. Твердость 219 HV.
356/6. Аустенит с зернограничным цементитом. В объеме
зерна цементит имеет игольчатую форму.
356/7. Структура аналогична предыдущей.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 1000 сек до 500° С.
356/8. Более поздняя стадия распада. В объеме аустенита
содержится преимущественно ориентированный цементит, а по
границам зерен — сетка цементита.
357/1. По сравнению с микрофотографией 356/7 здесь зерно¬
граничная сетка цементита толще и цементитные пластины
в объеме зерна крупнее.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 3100 сек до 500° С.
357/2. Более поздняя стадия распада, чем на микрофото¬
графии 356/8; начинается образование перлита.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 51 000 сек (~14 ч) до 500° С.
357/3. В результате медленного охлаждения и более дли¬
тельного пребывания в аустенитной области произошло укруп¬
нение аустенитного зерна; об этом можно судить по размерам
цементитной сетки (см. ф. 356/6, 8; 357/2). Цементитные выде¬
ления имеют другую форму, чем при быстром охлаждении.
357/4. Крупные цементитные иглы. В левой части фотогра¬
фии видны области, состоящие из пластинчатых выделений це¬
ментита с пластинчатым перлитом на краях.
357/5. Область с пластинчатым цементитом, которая при
эвтектоидном распаде не превращается в перлит, показана при
большом увеличении.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 155 000 сек (—43 ч) до 500° С.
357/6. Область с цементитными выделениями, аналогичная
представленной на микрофотографии 357/4. Она окружена тон¬
ким пластинчатым перлитом. Аустенит кажется светлым.
357/7. Сечение области, аналогичной представленной на
микрофотографии 357/6 при большом увеличении. Между пла¬
стинами цементита находится пластинчатый перлит.
357/8. Реплика. Аустенит между пластинами цементита
начинает превращаться в перлит. Тонкая игольчатая структура
между крупными пластинами соответствует мартенситу. Аусте¬
нит виден в нижнем левом углу фотографии.
МАРГАНЦОВИСТОКРЕМНИСТАЯ СТАЛЬ № 147
Исходное состояние. Кованый пруток диаметром до 30 мм
из мартеновской стали. Нормализация при 870° С в течение
30 мин, охлаждение на воздухе. Твердость 249 HV.
358/1. Продольный шлиф. Грубая сетка феррита, окружа¬
ющая перлитные зерна. Полосчатая структура отсутствует,
однако имеются неметаллические включения.
358/2. Травление в реактиве Оберхоффера [16]. Темные
полосы соответствуют обедненным' легирующими элементами
76
областям, а более светлые полосы — областям с неметалличе¬
скими включениями, обогащенным легирующими элементами.
358/3. Грубопластинчатый перлит. Косой срез широких
пластин цементита. Остальное — феррит.
Исходное состояние. Отжиг на зернистый перлит при 700° С
в течение 2 ч. Охлаждение на воздухе. Образец диаметром 30 мм,
толщиной 15 мм. Твердость 216 HV.
358/4. Зернистый перлит с пластинами цементита и феррит.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 675° С в течение
1000 сек, охлаждение в воде. Твердость 210 HV.
358/5. Феррит и области грубопластинчатого перлита с гра¬
ницами неправильной формы.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 600° С в течение
300 сек. Охлаждение в воде. Твердость 23 HRC.
358/6. 20 % феррита в виде сетки и частично в виде плас¬
тин или игл. 80% перлита с очень тонкими пластинами цемен¬
тита, которые не разрешаются в оптическом микроскопе.
358/7. В электронном микроскопе пластины цементита
хорошо видны. Они имеют различную ориентацию в одном
и том же перлитном зерне. Зерна феррита травятся неодинаково.
Иногда граница между перлитным и доэвтектоидным ферритом
не выявляется, однако перлит четко очерчен ферритными иглами.
Термообработка: 1050° С в течение 5 мин, 550° С в течение
120 сек, охлаждение в воде. Твердость 24 HRC.
358/8. Зерно укрупнилось после аустенизации при более
высоких температурах, что можно видеть по ферритной сетке.
Намечается образование бейнита, содержащего игольчатый
феррит. В сечении пластины имеют ромбическую форму. Присут¬
ствует также пластинчатый перлит.
Термообработка: 1050° С в течение 5 мин, 500° С в течение
1400 сек, охлаждение в воде. Твердость 26 HRC.
358/9. Бейнит имеет игольчатую структуру и состоит из
больших ферритных областей с цементитными частицами, рас¬
положенными цепочкой. Темная составляющая — мелкопластин¬
чатый перлит, образовавшийся позднее бейнита.
359/1. Реплика. Ферритные зерна бейнита травятся по-
разному. Светлые частицы и пластины, расположенные цепочкой,
являются цементитом. Имеются также области тонкопластинча¬
того перлита. Часто перлит окружен сеткой цементита.
Термообработка: 1050° С в течение 5 мин, 450° С в течение
400 сек, охлаждение в воде.
359/2. Тонкие иглы бейнита и мартенсит, который образо¬
вался из остаточного аустенита.
359/3. Реплика. Несмотря на игольчатость бейнита (см.
микрофотографию 359/2), ферритные зерна не игольчатой формы.
Игольчатость структуре придают цементитные частицы, распо¬
ложенные цепочкой.
359/4. Экстракционная реплика. Цементит, который на
предыдущей микрофотографии имеет форму стержней и глобулей,
состоит из множества тонких пластин и более толстых стержней.
Термообработка: 1050° С в течение 5 мин, 400° С в течение
400 сек, охлаждение в воде. Твердость 37 HRC.
359/5. Бейнит с более тонкой игольчатой структурой, чем
на микрофотографии 359/2. Превращение не прошло до конца
и из остаточного аустенита образовался мартенсит.
359/6. Реплика. Видно, что на фоне остаточного аустенита
(светлая, гладкая область) растут иглы бейнита (темная область).
Самые большие цементитные частицы имеют вид маленьких
светлых областей.
359/7. Экстракционная реплика. Бейнит, содержащий мно¬
жество мелких карбидов в виде пластин и стержней, а также
более крупные частицы. Цементит на микрофотографии 359/6
не разрешается. Большие темные частицы соответствуют свет¬
лым областям на микрофотографии 359/6.
Термообработка: 860° С в течение 7 мин, охлаждение в те¬
чение 120 сек до 500° С. Твердость 220 HV.
360/1. Сетка феррита и 35% перлита. Перлитные области
имеют различные размеры.
360/2. Тонкопластинчатый перлит, который выделяется на
фоне ферритной сетки. Пластины цементита на границе приобре¬
тают округлую форму.
Термообработка: 800° С в течение 7 мин, охлаждение в те¬
чение 70 сек до 500° С. Твердость 25 HRC.
360/3. Ферритная сетка. Перлитные области имеют меньшие
размеры, чем на микрофотографии 360/1. 35% перлита.
360/4. Более тонкопластинчатый перлит. Феррит с мень¬
шими размерами зерна, чем на микрофотографии 360/2.
Термообработка: 860° С в течение 7 мин, охлаждение в те¬
чение 30 сек до 500р С. Твердость 38 HRC.
360/5. Ферритная сетка на границах первичного зерна
аустенита. Некоторое количество перлита (темные области) и
игольчатый бейнит; остальное — остаточный аустенит, пере¬
шедший в мартенсит (светлые области). 15% феррита, 20%
перлита, 30% бейнита.
Термообработка: 1050° С в течение 5 мин, охлаждение
в течение 27 сек до 500° С. Твердость 36 HRC.
360/6. Ферритная сетка и некоторое количество перлита
(темная составляющая). Области с различными оттенками яв¬
ляются бейнитом после неполного превращения и мартенситом.
Термообработка: 1050° С в течение 5 мин, охлаждение
в течение 6,8 сек до 500° С. Твердость 57 HRC.
360/7. На первичных границах аустенитного зерна наблю¬
дается феррит, от которого растут иглы бейнитного феррита.
Темные иглы также являются бейнитом с очень мелкодисперс¬
ным цементитом. Светлые области соответствуют мартенситу.
360/8. Мелкие зерна и иглы феррита. Темные бейнитные
иглы легко отличить от светлых игл мартенсита.
Термообработка: 850° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде. Образец диаметром 30 мм и толщиной 10 мм, Мн = 320° С.
Твердость 672 HV.
361/1. Мартенситные иглы различного цвета и размера.
По ориентации мартенситных игл можно в какой-то степени
судить о расположении зерен аустенита.
361/2. Большие иглы мартенсита образуются в начале пре¬
вращения и частично распадаются, поэтому после травления они
приобретают темный цвет.
Термообработка: 850° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 530° С в течение 2 ч, охлаждение в воде. Образец диа¬
метром 30 мм и толщиной 10 мм. Твердость 355 HV.
361/3. Игольчатая структура после закалки и отпуска.
361/4. В отличие от мартенсита иглы более светлые и вы¬
деляются на темном фоне. Иглы не имеют внутренней структуры
(см. ф. 361/5).
361/5. Реплика с экстрагированными частицами. Светлые
цементитные частицы окружают иглы. Очень мелкие частицы
выделяются в объеме зерна. Ферритная матрица травится неоди¬
наково и имеет игольчатое строение.
Термообработка: 850° С в течение 20 мин, охлаждение
в воде; 670° С в течение 2 ч, охлаждение в воде. Образец диа¬
метром 30 мм и толщиной 10 мм. Твердость 268 HV.
361/6. Структура после закалки и отпуска с более крупными
частицами, чем на микрофотографии 361/3.
361/7. Цементит выделяется преимущественно на границе
зерна в виде крупных частиц. Часть мелких выделений цемен¬
тита внутри зерна укрупняется настолько, что они становятся
видимы.
ХРОМОМАРГАНЦОВИСТЫЕ СТАЛИ
Сталь № 148.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение
в течение 1400 сек до 500° С. Твердость 181 HV.
362/1. 65% феррита, 30% перлита, 5% бейнита. Крупные
области перлита вместе с мелкозернистым ферритом и более
мелкими областями перлита. Образуется также некоторое ко¬
личество бейнита. Неметаллические включения имеют вид
круглых темных пятен.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение
в течение 280 сек до 500° С. Твердость 229 HV.
362/2. 50% феррита, 5—7% перлита, 35% бейнита, осталь¬
ное мартенсит. Зерна феррита мельче, чем на предыдущей микро¬
фотографии. В бейните имеются мартенситные области.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение
в течение 55 сек до 500° С. Твердость 268 HV.
362/3. Доэвтектоидный феррит (5%) более мелкозернистый,
чем на микрофотографиях 362/1 и 2. В середине фотографии
виден двойник аустенита, выявленный благодаря различию
в ориентации бейнитных игл. Грубозернистый бейнит (65%)
содержит широкие иглы феррита, между которыми имеются
цементитные частицы. Встречаются мартенситные области,
иногда больших размеров.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение
в течение 20 сек до 500° С. Твердость 305 HV.
362/4. Мелкие зерна феррита на границах зерна аустенита.
Бейнит и феррит с более тонкой структурой, чем на предыдущей
микрофотографии. Превращение прошло неполностью, поэтому
во многих местах обнаруживается мартенсит.
Сталь № 148 после газовой цементации до 0,3% С.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 1300 сек до 500° С. Твердость 252 HV.
362/5. 20% феррита, частично в виде сетки, остальное бей¬
нит вместе с тонкопластинчатым перлитом. Скорость охлажде¬
ния такая же, как для образца, структура которого представлена
на микрофотографии 362/1.
Термообработка; 830° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 280 сек до 500° С. Твердость 329 Я V.
362/6. 5—7% феррита в виде сетки и игл вместе с перлит¬
ными областями. Остальное — бейнит.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 19 сек до 500° С. Твердость 592 HV.
362/7. Темные иглы мартенсита выделяются на светлом
фоне • матрицы.
Сталь № 148 после газовой цементации до 0,6 % С.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 1300 сек до 500°С. Твердость 312 HV.
363/1. Тонкопластинчатый перлит и феррит (около 1%)
на границах первичного зерна аустенита. Различная травимость
связана с различной ориентацией зерен ферритной матрицы и
цементитных пластин по отношению к полированной поверхности.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 270 сек до 500° С. Твердость 455 HV.
363/2. Бейнит различной дисперсности, зависящей от тем¬
пературы его образования. Матрица—мартенсит.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 48 сек до 500° С. Твердость 729 HV.
363/3. Микроструктура, аналогичная представленной на
микрофотографии 363/2 с более узкими иглами бейнита и мартен¬
сита.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 20 сек до 500° С. Твердость 743 HV.
363/4. В некоторых иглах мартенсита произошел распад
и они травятся сильнее.
Сталь № 148 после газовой цементации до 0,9% С.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 1300 сек до 500° С. Твердость 294 HV.
363/5. Аномальный зернистый перлит, который образуется
в результате неполного растворения заэвтектоидиого цемен¬
тита. В структуре находится небольшое количество пластинча¬
того перлита.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 270 сек до 500° С. Твердость 338 Я V.
363/6. Сплошные серые области тонкопластинчатого пер¬
лита в местах возникновения аустенита после цементации (см.
ф. 364/5). Игольчатая структура с мелкими цементитными вы¬
делениями. Небольшие светлые участки соответствуют непревра-
щенному аустениту с включениями мартенсита.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 61 сек до 500° С. Твердость 446 ЯV.
363/7. Темные области состоят из тонкопластинчатого пер¬
лита с заэвтектоидным цементитом. Бейнит светлее и имеет иголь¬
чатую структуру. Светлая составляющая — аустенит с мартен¬
ситом.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение
в течение 21 сек до 500° С. Твердость 813 ЯV.
363/8. Мелкие иглы мартенсита с цементитными частицами.
В отдельных участках цементит отсутствует. Перлит и крупные
карбиды выявляются в виде темных полос на краях первичных
игл мартенсита.
364/1. Реплика. Темным полосам на микрофотографии
363/8 здесь соответствуют светлые частицы цементита на темном
фоне феррита. В мартенситной матрице карбиды распределены
неравномерно. Имеется некоторое количество перлита.
Сталь № 148.
Исходное состояние. Нормализация при 870° С в течение
30 мин, охлаждение на воздухе. Твердость 205 Я V.
364/2. Мелкодисперсная структура, состоящая из феррита,
перлита и бейнита наряду с крупными зернами бейнита.
Сталь № 148 после газовой цементации до 0,3% С.
Исходное состояние после цементации при 920° С и охлаж¬
дения на воздухе (см. ф. 362/5—8).
364/3. Очень крупнозернистая структура. Длинные парал¬
лельные иглы бейнита, между которыми находится мартенсит
(более светлый).
Сталь № 148 после газовой цементации до 0,6% С.
Исходное состояние после цементации при 920° С и охлаж¬
дения на воздухе (см. ф. 363/1—4).
364/4. Грубозернистый мартенсит. По изменению ориен¬
тации мартенсита можно судить о наличии двойника в исходном
аустените.
Сталь № 148 после газовой цементации до 0,9% С.
Исходное состояние после цементации при 920° С и охлаж¬
дения на воздухе (см. ф. 363/5—8).
364/5. Светлые иглы мартенсита различных размеров, раз¬
деленные остаточным аустенитом. Темные линии, пересекающие
77
Мартенсит, являются трещинами (электролитическая поли¬
ровка).
Образец, показанный на микрофотографии 364/5, после
быстрого нагрева до 690° С, выдержки в течение 20 сек и охлаж¬
дения в воде.
364/6. Произошел распад мартенсита на феррит и цементит,
поэтому после травления структура темнеет. В то же время
аустенит остается непревращенным.
Цементированная сталь № 149.
Болт диаметром 18 мм. Промышленная газовая цементация
при 920° С, охлаждение с печью.
364/7. Микроструктура цементованного слоя состоит из
перлита с мелкими зернами на поверхности и более крупными
по мере удаления от него. Заэвтектоидный цементит не наблю¬
дается.
364/8. Микроструктура сердцевины: феррит с неметалли¬
ческими включениями на границах зерен и перлит.
365/1. В верхней части фотографии перлит цементованного
слоя. Феррит появляется на расстоянии примерно 1,2 мм и
его количество увеличивается по направлению к сердцевине.
В нижней части снимка показана структура сердцевины.
Полый ведущий вал диаметром 16 с внутренним свер¬
лением; зубья шириной 5 мм и высотой 6,5 мм. Промышленная
газовая цементация при 920° С и охлаждение вместе с печью.
Аустенизация в соляной ванне, закалка и отпуск для снятия
напряжения при 180° С в течение 2 ч.
365/2. В верхней части фотографии показан цементованный
слой, состоящий из отпущенного мартенсита без феррита. При¬
мерно на 1,4 мм от поверхности появляется феррит, количество
которого возрастает по направлению к сердцевине. Феррит
заключен в мартенситной матрице.
365/3. Отпущенный мартенсит в цементованном и закален¬
ном слое. Структура мел ко игольчата я, выявляется благодаря
различной ориентировке мартенситных игл.
365/4. Промежуточная зона на расстоянии 1,7 мм от по¬
верхности. В бейните и отпущенном мартенсите имеются вклю¬
чения феррита.
365/5. Структура сердцевины, состоящая из больших зерен
феррита, отпущенного мартенсита и бейнита.
ХРОМОМАРГАНЦОВИСТАЯ
АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ № 150
Термообработка: 1050° С, охлаждение в воде. Лист толщи¬
ной 2 мм. Твердость 187 HV.
365/6. Продольное сечение. Зерна аустенита девятого-
десятого балла. Неметаллические включения ориентированы
вдоль направления прокатки.
365/7. Мелкозернистый аустенит с двойниками. Карбидные
выделения в виде точек образуют сетки на границах бывших
аустенитных зерен.
ХРОМОМ АРГА Н ЦО ВИСТА Я
АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ № 151
Термообработка: 1050° С, охлаждение в воде. Стержень
диаметром 29 мм. Твердость 221 HV.
366/1. Аустенит с двойниками. Зерна четвертого—шестого
балла. Неметаллические включения в виде темных пятен. Элек¬
тролитическая полировка и травление.
Термообработка: 1050° С, охлаждение в воде. Холодная
прокатка на 10%. Пруток диаметром 22,5 мм. Твердость 373 HV.
366/2. Аустенит с большим количеством линий скольжения,
образовавшихся в результате холодной прокатки. Зерна не
кажутся вытянутыми. Электролитическая полировка и тра¬
вление.
366/3. Линии скольжения меняют направление на грани¬
цах двойников и зерен; иногда они взаимно пересекаются. Элек¬
тролитическая полировка и травление.
Термообработка: 1050° С, охлаждение в воде. Холодная
прокатка на 30%. Пруток диаметром 20 мм. Твердость 498 HV.
366/4. Зерна аустенита заметно вытянуты и линии сколь¬
жения расположены ближе друг к другу в результате увеличе¬
ния степени деформации. Часто они изогнуты и пересекают друг
друга. Электролитическая полировка и травление.
366/5. Неравномерное расположение линий скольжения.
Иногда они не доходят до границ зерен. В пределах одного
и того же зерна характер распределения линий скольжения
меняется. Электролитическая полировка и травление.
78
МАргАнЦови£т6вАнАдиевАя стАлЬ Ж Ш
Отжиг на зернистый перлит при 700° С в течение 2 ч, охлаж¬
дение на воздухе. Твердость 236 HV.
366/6. В левой части микрофотографии видны зернистый
перлит и полосы с особо крупными карбидами; вероятно, это
карбиды ванадия вместе с (Fe, Мп)3С. В оптическом микроскопе
трудно увидеть карбиды, различающиеся по составу и структуре.
Термообработка: 780° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле. Твердость 853 HV.
366/7. Мартенсит и полосы скольжения, содержащие скоп¬
ления частиц карбида (Fe, Mn)3 С.
366/8. Мартенситная матрица, содержащая мелкие частицы,
по-видимому, карбида ванадия и более крупные частицы (Fe.
Мп)3 С, образующие локальные скопления.
СПЛАВЫ Fe -С -Мо
Сплав № 153.
Термообработка: 1050° С в течение 30 лшн,,700°С в тече¬
ние 60 мин, охлаждение в воде.
367/1. Доэвтектоидный феррит. Травление не вызывает
на его поверхности рельефа в виде морщин. Одновременно
присутствует перлит, отдельные участки которого (темные)
содержат густо расположенные пластины, а другие — большие
длинные пластины.
Термообработка: 1050° С в течение 30 мин, 650° С в течение
20 мин, охлаждение в воде.
367/2. Тонкопластинчатый перлит и доэвтектоидный фер¬
рит, на котором в результате травления образуется рельеф
в виде дендритов или морщин; образец содержит также доэвтек¬
тоидный феррит, на поверхности которого после травления не
образуется рельеф. Превращение не полное и в структуре при¬
сутствует мартенсит.
Сплав № 154 [42].
Термообработка: 1300° С, 625° С в течение 30 мин, охлаж¬
дение в воде.
367/3. Реплика. На ферритных зернах рельеф в виде денд¬
ритов. Первичные ветви дендрита травятся сильнее и выглядят
более темными, чем области между ними.
Термообработка: 1050° С в течение 30 мин; 625° С в течение
68 мин, охлаждение в воде.
367/4. Превращение начинается с образования игольчатого
феррита, который травится равномерно. Затем формируется
феррит с рельефом и перлит. Наличие рельефа в виде морщин
характерно и для перлитного феррита. Превращение неполное
и в структуре имеется мартенсит.
367/5. Реплика. Рельеф в виде морщин наблюдается как
на доэвтектоидном, так и на перлитном феррите. По границам
ферритных зерен часто образуется светлая очень слабо травя¬
щаяся прослойка.
367/6. Реплика. В первую очередь образуются иглы феррита
без рельефа, которые окружены ферритом с рельефом в виде
морщин. На границах зерен феррита обоих типов наблюдается
более светлая слабо травящаяся прослойка. Нечеткость дендрит¬
ного строения рельефа на феррите связана с неблагоприятным
направлением плоскости сечения.
Термообработка: 1050° С в течение 30 мин, 625° С в течение
60 мин. Охлаждение в воде.
368/1. Электронномикроскопическая фотография на просвет
электролитически утоненной фольги. В феррите с рельефом в виде
морщин наблюдаются поперечные полосы. Каждая полоса дает
однородный контраст и имеет неискаженную решетку. Участки,
окружающие феррит с рельефом, соответствуют игольчатому
ферриту [51].
Термообработка: 1200° С в течение 10 мин, 650° С в течение
30 мин, охлаждение в воде, 200° С в течение 24 ч, охлаждение
в воде.
368/2. Феррит с рельефом в виде морщин содержит темные
глобули и стержни мелких включений. В нижней части микро¬
фотографии показаны области феррита без рельефа. Темные
игольчатые участки соответствуют отпущенному мартенситу.
368/3. Реплика. Выделения в феррите с рельефом имеют
круглую или вытянутую форму в зависимости от положения
большой оси частиц по отношению к поверхности шлифа.
368/4. Экстракционная реплика. Скопления коротких тон¬
ких игл е-карбида, пересекающихся друг с другом. Большая
длинная пластина (ось скопления) является цементитом.
Термообработка: 1050° С в течение 30 мин, 720° С в течение
5 ч, охлаждение в воде.
368/5. Темный, мелкодисперсный эвтектоид содержит Мо2С
и образуется вслед за доэвтектоидным ферритом. Перлит вы¬
деляется позже и содержит более крупные карбиды, состоящие ИЗ
(Mo, Fe)asCe [42]
386/6. Экстракционная реплика. В мелкодисперсном эвтек-
тоиде карбиды образуют как мелкие, так и крупные скопления.
Неоднородность частиц карбидов в некоторой степени связана
с различной их ориентацией по отношению к плоскости шлифа.
НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫЕ МОЛИБДЕНОВЫЕ СТАЛИ
Сталь № 155.
Исходное состояние после прокатки и нормализации. Твер¬
дость 155 Я У.
368/7. Продольный шлиф. Структура состоит из мелкозер¬
нистого феррита с бейнитом и некоторого количества перлита.
Имеются также неметаллические включения.
Термообработка: 920° С в течение 20 мин, охлаждение на воз¬
духе. Размеры образца 20Х 10Х 10 мм. Твердость 166 HV.
368/8. Продольный шлиф. Феррит и участки бейнита. Ско¬
рость охлаждения этого образца больше, чем образца, структура
которого представлена на микрофотографии 369/5, поэтому коли¬
чество бейнита здесь больше. Полосчатость не наблюдается.
369/1. Структура состоит из феррита, бейнита, содержащего
игольчатый феррит, перлита и мартенсита, образованного из
остаточного аустенита.
Термообработка: 920° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе 680° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры
образца 20X10X10 мм. Твердость 152 HV.
369/2. В результате отпуска карбиды бейнита приобрели
сферическую форму. Выделения в феррите не разрешаются.
369/3. Экстракционная реплика. В феррите имеются как
мелкие, так и крупные выделения, которые распределены нерав¬
номерно. На границах ферритных зерен находятся крупные кар¬
биды.
369/4. Экстракционная реплика. Зерна феррита содержат
мелкие и отдельные более крупные выделения.
Сталь № 156.
Термообработка: 890—900° С в течение 15 ч, охлаждение на
воздухе. Испытание на длительную прочность при 500° С в тече¬
ние 11 781 «под напряжением 190 Мн/м2 (19,5 кГ/мм2). Образец
разрушился. Удлинение при разрушении 9,7%, сужение 11%.
369/5. Продольное сечение на расстоянии около 9 мм от
излома. Феррит и области, соответствующие бейниту. Многочис¬
ленные трещины на границах ферритных зерен перпендикулярны
направлению растяжения.
369/6. Структура сечения, более удаленного от излома. На
границах ферритных зерен видны поры, которые в некоторых
местах соединяются в трещины. О происхождении этих трещин
можно судить по контуру, в котором видны отдельные поры.
369/7. Карбидные выделения на границах феррита. О нахож¬
дении карбидов внутри зерен можно судить по возникновению
шероховатости в результате травления.
369/8. Экстракционная реплика. Внутри ферритного зерна
видны более многочисленные мелкие выделения, чем на микро¬
фотографиях 369/3, 4. Они распределены неравномерно. В правой
части микрофотографии — граница зерна с карбидными выде¬
лениями.
370/1. Экстракционная реплика. На границах ферритного
зерна наблюдаются выделения, более крупные и округлые, чем
в объеме зерна, где карбидные стержни и зерна часто образуют
скопления.
Термообработка: 890—900° С в течение 15 ч, охлаждение на
воздухе. Испытание на длительную прочность при 500° С в тече¬
ние 23 198 ч под напряжением 153 Мн/м2 (15,6 кГ/мм2). Образец
разрушился. Удлинение при разрушении 8,9%, сужение 12,7%.
370/2. Крупные выделения изолированных карбидов на гра¬
ницах зерен феррита. Мелкодисперсные выделения внутри зерен
обусловливают пятнистость в результате травления.
370/3. Экстракционная реплика. Круглые крупные частицы
на стыке трех границ ферритных зерен. В нижнем ферритном зерне
не все частицы перешли в реплику. Выделения несколько более
крупные, чем на микрофотографии 370/1.
370/4. Экстракционная реплика. Карбиды имеют форму
маленьких плоских пластин и стержней, на концах которых
находятся глобули. Выделения той же формы, что и на микро¬
фотографии 370/1.
НИЗКОУГЛЕРОДИСТАЯ
МОЛИБДЕНОВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ № 157
Термообработка: 960° С в течение 1 ч, охлаждение на воз¬
духе. Твердость 268 HV.
370/5. Бейнитная структура с цементитом и мартенситом.
Термообработка: 960° С в течение 1 ч, охлаждение на &634
духе; 700° С в течение 3 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
206 HV. Исходное состояние образцов, показанных на микро¬
фотографиях 371/3—6 и 372/1—6.
370/6. Крупнозернистая отпущенная структура. Зерна мат¬
ричного феррита имеют неправильную форму. Серый цвет после
травления обусловлен мелкими выделениями.
370/7. Частицы в объеме зерна феррита слабо заметны. На
зубчатых границах—более крупные цементитные выделения.
371/1. Экстрагированные крупные частицы цементита.
Матрица заполнена мелкими пластинами карбидов, судя по
электронограмме, это — карбиды ванадия.
371/2. Экстракционная реплика. Мелкие стержни карбида
ванадия. Между ними видны также пластины этого карбида.
Испытание на длительную прочность при 500° С под на¬
пряжением 380 Мн/м2 (38,8 кГ/мм2) в течение 1464 ч. Образец
разрушился. Удлинение при разрушении 20%, сужение 61%.
Твердость 237 HV.
371/3. Общий вид образца, разрушение вязкое.
371/4. Микроструктура на расстоянии 3 мм от плоскости
разрушения. В результате деформации зерна удлинились. Тем¬
ные пятна на границах зерен соответствуют норам, образовав¬
шимся при растяжении.
371/5. Ферритная матрица с большим количеством выделений.
Структура стала пятнистой в результате травления. На границах
зерна большие частицы цементита.
371/6. Экстракционная реплика. Большие выделения цемен¬
тита наряду с более мелкими частицами карбида ванадия.
372/1. Экстракционная реплика. Мелкие выделения карбида
ванадия, образующие параллельные ряды в пределах одного
зерна феррита.
372/2. Экстракционная реплика. Пластины различных раз¬
меров и более крупные частицы карбида ванадия. Встречаются
частицы в форме коротких стержней.
Испытание на длительную прочность при 500° С под напряже¬
нием 309 Мн/м2 (30,9 кГ/мм2)ъ течение 14 816 ч. Образец разру¬
шился. Удлинение при разрушении 3,7%, сужение 3,3%. Твер¬
дость 233 HV.
372/3. Общий вид образца; разрушение хрупкое.
372/4. Структура на расстоянии 1,5 мм от излома. Не на¬
блюдается удлинения зерен, заметного на микрофотографии 371/4.
Темные линии соответствуют зернограничным трещинам, кото¬
рые проходят перпендикулярно оси нагружения.
372/5. В результате травления зерна феррита стали пятнис¬
тыми, что вызвано наличием мелких выделений. На границах
имеются более крупные выделения, как и на микрофотографиях
370/7 и 371/5.
372/6. Экстракционная реплика. Относительно крупные
карбиды ванадия, которые заметны даже на микрофотографиях
372/5 в виде мелких пятен. Кроме того, встречаются большое коли¬
чество мелких пластин и стержней этого карбида. Они несколько
крупнее, чем в исходном состоянии (см. ф. 371/1).
СПЛАВ Fe—Сг—С № 158
Термообработка: 1050° С в течение 30 мин\ 700° С в течение
2100 сек, охлаждение в масле.
373/1. Электролитически выделенная пластинка цементита,
в которой началось образование стержней карбида хрома (Сг
Fe)7Cs. Небольшие стержни параллельны друг другу и распола¬
гаются в ряд. Окружающие их белые участки состоят из фер¬
рита, растворившегося в процессе электролитического выделе¬
ния. Темные волнистые полоски в цементите являются экстинк-
ционными контурами и указывают на изгиб пластин [57].
Термообработка: 1300° С в течение 10 мин, 730° С в течение
900 сек, охлаждение в воде.
373/2. Реплика. Перлит. Пластинки цементита разрушены
из-за начавшегося превращения в карбид хрома. Возможно,
что мелкие частицы в разрывах представляют собой карбиды
хрома, показанные на предыдущей микрофотографии.
Термообработка: 1300° С в течение 10 мин, 730° С в течение
900 сек, охлаждение в воде.
373/3. Перлит, растущий от границ внутрь зерна аустенита.
Рост в основном происходит равномерно по всему фронту. Отдель¬
ные перлитные зерна различаются по контрасту.
373/4. Реплика. Видны различные зерна пластинчатого пер¬
лита. Фронт роста относительно ровный.
Термообработка: 1050° С в течение 30 мин, 600° С в течение
2400 сек, охлаждение в масле.
373/5. Образование перлита началось во многих местах,
Перлит растет в виде игл. Светлые участки — это мартенсит, воз¬
никший из остаточного аустенита.
79
373/6. Темные полоски в перлитных Вернах проДолЖаЮтсй
в игольчатых участках перлита, направленно растущих в аусте¬
ните, и показывают направление роста перлита. Светлые участки
представляют ссбой мартенсит с некоторым количеством остаточ¬
ного аустенита.
Термообработка: 1050° С в течение 30 мин, 600° С в течение
1200 сек, охлаждение в масле.
374/1. Реплика, содержащая отдельные экстрагированные
частицы карбида. Гладкие участки представляют собой мартен¬
сит и аустенит. Гетерогенная структура — это перлит. Возможно,
что при перлитном превращении ведущей фазой, которая растет
в аустените, является феррит.
Термообработка: 1050° С в течение 30 мин, 600° С в течение
3000 сек, охлаждение в масле.
374/2. Превращение завершено. Микроструктура состоит
из перлита, однако еще различима форма первичных аустенит¬
ных зерен и границы его двойников. Полоски показывают на¬
правление роста перлитных зерен.
374/3. Термическое травление [45.1 ] дает окрашенные зерна.
Со шлифа получена черно-белая микрофотография, на которой
зерна различаются по контрасту, поэтому первичные зерна ау¬
стенита видны лучше, чем на предыдущей микрофотографии.
Термообработка: 1300° С в течение 10 мин, 600° С в течение
3600 сек, охлаждение в воде.
374/4. Очень крупные зерна аустенита, содержащие двой¬
никовые границы. Перлит, образование которого началось на
Границах аустенитного зерна и двойниковых границах, растет
направленно и образует ряд отдельных выступов. Полосы в пре¬
делах одного перлитного зерна продолжаются в выступах фронта
роста.
374/5. Реплика. Матрица состоит из игольчатого мартенсита
и остаточного аустенита. Гетерогенные полоски с ответвлениями
под определенными углами представляют собой направленно
растущие колонии перлита, в пространстве между ними нахо¬
дится непревращенный аустенит. Фронт растущего перлита
имеет выступы и отличается от фронта превращения в верхней
части перлитной области (см. ф. 373/3 и 4).
КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ № 159
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 690° С в течение
230 сек, охлаждение в воде. Твердость 190 НV.
375/1. Феррит и перлит. Перлит не имеет таких четких гра¬
ниц, как после непрерывного охлаждения (см. ф. 376/2).
375/2. В феррите наблюдаются выделения, особенно по
границам зерен. Пластинчатый перлит.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 644° С в течение
200 сек, охлаждение в воде. Твердость 240 HV.
375/3. Феррита значительно меньше, а мелкозернистого
перлита больше, чем на предыдущей микрофотографии. Феррит
образует сетку по границам зерен. Отдельные иглы феррита выде¬
ляются в аустените по двойниковым границам. Тонкопластинча¬
тый перлит. Внутри одного зерна, окруженного сеткой феррита
видно несколько колоний перлита.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 546° С в течение
3800 сек, охлаждение в воде. Твердость 29 HRC.
375/4. Смесь бейнита и перлита. Первым образовался иголь¬
чатый феррит бейнита. Остаточный аустенит превратился в тон¬
копластинчатый перлит.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 515° С в течение
3700 сек, охлаждение в воде, твердость 25 HRC.
375/5. Микроструктура соответствует охлаждению в верх¬
ней бейнитной области. Имеется некоторое количество перлита.
Первичные границы зерен аустенита очерчиваются узкими по¬
лосками перлита. Бейнит состоит из зерен феррита неправильной
формы и мелких карбидов. Встречается небольшое количество
остаточного аустенита, так как превращение еще не закончилось.
375/6. Травление в пикрате натрия [33.1 ]. Темный цементит
выявляется в узких перлитных полосах по границам первичного
аустенитного зерна, а также в виде отдельных частиц в бейните.
Небольшие островки перлита с очень мелкими частицами цемен¬
тита.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 462° С в течение
1000 сек, охлаждение в воде. Твердость 31 HRC.
375/7. Бейнит. Различно ориениированные зерна феррита
травятся неодинаково. Они перемежаются рядами частиц цемен¬
тита.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 400° С в течение
450 сек, охлаждение в воде. Твердость 36 HRC.
375/8. Исходные аустенитные зерна и зерна феррита в иголь¬
чатом бейните выявляются вследствие различной травимости.
376/1. Бейнит. Частицы карбидов расположены рядами,
направление которых различно в разных зернах. Размеры этих
частиц значительно меньше, чем на микрофотографии 375/7,
так как температура превращения на 60 град ниже.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 6300 сек до 500° С. Твердость 14 HRC.
376/2. В том случае, если зерна свободного феррита имеют
ту же ориентацию, что и феррит перлита, граница между ними
не образуется, как показано в верхнем правом углу микрофото¬
графии. Более крупные участки перлита состоят из нескольких
колоний перлита, которые различаются по контрасту, обуслов¬
ленному неодинаковой ориентацией пластинок карбида.
376/3. В перлите иногда встречаются весьма длинные и
прямые карбидные пластины.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 220 сек до 500° С. Твердость 23 HRC.
376/4. Последовательность образования микроструктуры:
первым образуется феррит по границам зерен аустенита; вслед
за ним выделяется перлит, который становится тем более тонко¬
пластинчатым, чем ближе температура превращения к бейнитной
области; затем образуется бейнит, содержащий широкие иглы
феррита и, наконец, мартенсит.
376/5. Реплика. Перлит, содержащий пластинки цементита,
одинаково ориентированные на довольно протяженных участ¬
ках. Они перемежаются с зернистым цементитом. В верхнем пра¬
вом углу микрофотографии не видно четкой границы между зер¬
нами доэвтектоидиого феррита и перлита, она появляется в ниж¬
ней части микрофотографии. Иногда группы пластинок цемен¬
тита попадают в плоскость косого сечения
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 78 сек до 500° С. Твердость 34 HRC.
376/6. Бейнит с грубой структурой; превращение не завер¬
шено и поэтому остальная часть микроструктуры представляет
собой мартенсит.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 24 сек до 500° С.
376/7. Охлаждение происходит в бейнитной области, по¬
этому сначала образуется бейнит с более грубой структурой.
С понижением температуры превращения структура становится
более дисперсной. При температуре ниже 350° С появляется
мартенсит.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 3,4 сек до 500° С. Твердость 56 HRC.
377/1. Мартенсит, содержащий отдельные более темные
иглы.
377/2. Темные мартенситные иглы имеют зернистую поверх¬
ность, что вызвано выделением очень мелких карбидов.
Исходное состояние. Мартеновская сталь, кованая до диа¬
метра 30 мм. Нормализация при 870° С в течение 30 мин, охлаж¬
дение на воздухе. Твердость 213 HV.
377/3. Продольный шлиф. Сетка феррита и перлит; длинные
тонкие неметаллические включения. Полосчатой структуры не
наблюдается.
377/4. Травление в реактиве Оберхоффера [16]. Обнару¬
живается первичная полосчатая структура. Более темные по¬
лоски содержат меньше легирующих элементов, чем светлые,
в которых присутствуют неметаллические включения.
377/5. Колонии тонкопластинчатого перлита, рассеченные
плоскостью шлифа под разными углами. Островок перлита, ок¬
руженный ферритом, состоит из нескольких колоний, которые
различаются по контрасту.
Термообработка: 710° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе.
Диаметр образца 30 мм, толщина 15 мм. Твердость 200 HV.
377/6. Пластинчатый перлит превращается в зернистый.
В этом процессе каждая пластинка цементита разбивается на
отдельные глобули. На границах ферритных зерен часто происхо¬
дит процесс коагуляции и образуются более крупные частицы
цементита.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде.
Закалка, применяемая на производстве. Твердость 587 HV.
377/7. Мартенсит, состоящий из светлых и темных игл на
фоне светлой матрицы.
377/8. Ясно видно различие в травимости отдельных мартен¬
ситных игл. Зернистость менее заметна, чем на микрофотогра¬
фиях 377/1 и 2 вследствие более быстрого охлаждения.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
530° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 15 мм. Твердость 335 HV.
378/1. Структура после улучшения. Игольчатость мартен¬
сита сохранилась, но микрошлнф травится более равномерно.
378/2. Светлые иглы не содержат выделившихся частиц;
темные выделения находятся между игольчатыми зернами.
378/3. Экстракционная реплика. В игольчатых зернах видны
мелкие частицы выделившейся фазы. Между иглами и на их
границах имеются достаточно крупные частицы.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 15 мм. Твердость 258 Я У*
378/4. Структура после закалки и отпуска. Игольчатость
еще сохраняется, хотя она менее отчетлива, чем на микрофото¬
графии 378/1. На продольном шлифе видны светлые и темные
полоски, обусловленные ликвацией.
378/5. Карбиды значительно укрупнились и приняли вид
более темных частиц. На границах игольчатого феррита и между
иглами частицы карбида крупнее, чем внутри игл.
378/6. Экстракционная реплика. Карбидные частицы круп¬
нее, чем на микрофотографии 378/3 и внутри игл они мельче,
чем между ними. Здесь они имеют вид глобулей, а внутри игл —
вид мелких стержней.
ХРОМИСТАЯ СТАЛЬ № 160
Исходное состояние. Отжиг на зернистый перлит. Твердость
194 НУ.
379/1. Зернистый перлит; частицы карбидов различных
размеров.
379/2. Травление в спиртовом растворе пикрата натрия
[33.1) в течение 30 мин при 50° С. Ясно видно, что частицы кар¬
бида расположены в виде сетки.
379/3. Некоторые выделившиеся частицы потемнели пол¬
ностью, у других потемнели только кромки. Между ними имеются
группы светлых частиц.
379/4. Тот же участок, что и на предыдущей микрофотогра¬
фии. При травлении во втором растворе — реактиве Мураками
[38.2] при 50° С — темнеют частицы, которые были светлыми
на микрофотографии 379/3. Из этого следует, что карбиды имеют
различное содержание легирующих элементов.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 700° С в течение
150 сек, охлаждение в воде. Твердость 284 НУ.
379/5. Превращение завершено. По границам первичных
аустенитных зерен образовалась сетка тонкопластинчатого пер¬
лита. Светлые участки представляют собой феррит с частицами
карбида и пластинками цементита, который вырос на этих ча¬
стицах.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 555° С в течение
150 сек, охлаждение в воде. Твердость 424 НУ.
379/6. Количество перлита увеличилось и он стал мельче.
Светлые участки в основном состоят из феррита с крупными
частицами цементита. Аномальная структура.
379/7. Реплика. Беспорядочно распределенные нерастворив-
шиеся частицы карбида в виде глобулей. Несколько зерен пер¬
лита с различно ориентированными пластинками цементита,
пересекающими друг друга. Светлые области состоят из феррита.
Цементит перлита здесь вырос на нерастворившихся частицах
карбида. Мартенситные участки соответствуют исходному ау¬
стениту.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 505° С в течение
1000 сек, охлаждение в воде. Твердость 353 НУ.
380/1. Частицы цементита, бейнит, образовавшийся в верх¬
ней бейнитной области, и некоторое количество перлита. Гра¬
ницы первичных аустенитных зерен очерчиваются тонкопластин¬
чатым перлитом.
380/2. Реплика. Частицы цементита, выделившиеся по гра¬
ницам первичного аустенитного зерна. В феррите и на крупных
частицах карбида появился цементит, частицы которого имеют
форму стержней. Пластинчатый перлит образует небольшие
участки с очень мелкими частицами, часто по границам первич¬
ных аустенитных зерен.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 470° С в течение
300 сек, охлаждение в воде. Твердость 360 НУ.
380/3. Бейнит с грубой структурой и частицы цементита.
Отдельные участки бейнита различаются по контрасту. Цемен¬
тит в виде беспорядочно расположенных мелких стержней.
Имеется немного тонкопластинчатого перлита.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 305° С в течение
1500 сек, охлаждение в воде. Твердость 606 HV.
380/4. Бейнит с более тонкой структурой, в котором ча¬
стицы цементита невозможно выявить из-за очень малого их раз¬
мера. Вокруг участков с более темными иглами и большим коли¬
чеством частиц цементита видна светлая сетка.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 265° С, охлаждение
в воде.
380/5. Выдержка при температуре превращения составила
150 сек. Превращение началось с образования тонких игл бей-
11 Металлография железа, том II
нита. Мартенсит появился при закалке из аустенита. Имеются
также частицы цементита.
380/6. Выдержка при изотермическом превращении соста¬
вила 3600 сек. Твердость 668 НУ. Превращение завершено.
Мелкоигольчатый бейнит. Границы первичных аустенитных
зерен окружены более светлой сеткой. Видны частицы це¬
ментита.
380/7. Иглы бейнита в светлых участках выявляются хуже,
чем в темных зернах. Иглы очень тонкие и частицы цементита
в них не различаются из-за малого размера, однако на присут¬
ствие этих частиц указывает появление шероховатости.
381/1. Реплика. Цементит выявляется в бейните в виде
коротких стержней, одинаково ориентированных в пределах
одной иглы. Более крупные частицы представляют собой нераст-
ворившиийся цементит.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 47 000 сек (—13 ч) до 500° С. Твердость 246 НУ.
381/2. Частицы цементита, на которых вырос цементит
перлита.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 1300 сек до 500° С. Твердость 289 НУ.
381/3. Более тонкопластинчатый перлит, чем на предыдущей
микрофотографии. Он появляется на границах первичного ау¬
стенитного зерна. В то же время внутри этого зерна возникают
круглые частицы карбида.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 380 сек до 500° С. Твердость 303 НУ.
381/4. Сетка пластинчатого перлита по границам первичных
аустенитных зерен (ф. 379/5); одновременно в пределах этих
зерен появляется аномальный зернистый перлит. Имеются ча¬
стицы цементита.
381/5. Травление в спиртовом растворе пикрата натрия
[33.1 ] в течение 30 мин при 50° С. Окрасились карбиды перлита
и некоторые другие выделившиеся частицы. Более крупные
круглые частицы карбида не окрашиваются.
381/6. Тот же участок, что и на микрофотографии 381/5,
после •правления в реактиве Мураками [38.2] в течение 2 мин
при 50° С. Теперь круглые частицы также окрасились (см. ф.
379/2-4).
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 95 сек до 500° С.
381/7. Первым образуется очень тонкопластинчатый пер¬
лит, который растет направленно в виде узких пучков. Затем
появляется более светлый игольчатый бейнит, после чего из
оставшегося аустенита возникает мартенсит. Светлые участки
представляют собой остаточный аустенит, количество которого
составляет около 3%.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 50 сек до 500° С.
381/8. Перлит отсутствует. Образовался игольчатый бейнит,
в котором видны частицы цементита. Светлые участки представ¬
ляют собой слаботравящийся мартенсит. Присутствуют глобули
цементита.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 0,6 сек до 500° С. Твердость 930 НУ.
382/1. Мартенсит выявляется в виде светлой сетки. В этой
сетке карбидов меньше, чем внутри зерен.
382/2. Игольчатый мартенсит виден плохо. Различные уча¬
стки мартенсита травятся по-разному.
382/3. Реплика. Мартенсит, образующий сетку, заметно
отличается от мартенсита внутри зерен, который имеет более
ярко выраженное игольчатое строение.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле; 400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 10 мм, толщина 10 мм. Структура после улучшения.
382/4,а. Травление в азотной кислоте [1.1]. Видна очень
тонкая светлая сетка.
382/4,6. Травление в реактиве Оберхоффера [16]. Темные
полоски, обогащенные железом, чередуются с полосами, обога¬
щенными легирующими элементами. Полосчатость намного гру¬
бее, чем светлая сетка. Следовательно, сетка не является резуль¬
татом микроликвации.
Термообработка: 860° С в течение 16 ч, 700° С в течение
180 сек, охлаждение в воде. Твердость 323 HV.
382/5. Пластинчатый перлит и частицы цементита. Неод¬
нородное распределение перлита, показанное на микрофотогра¬
фии 379/5, устраняется после длительной аустенизации.
Термообработка: 860° С в течение 16 ч, охлаждение в
масле. Диаметр образца 30 мм, толщина 10 мм. Твердость
858 НУ.
382/6. Мартенсит содержит локальные скопления карбидов,
но сетка, как на микрофотографии 382/1, не наблюдается.
81
382/7. Мартенсит по внешнему виду, отличается от представ¬
ленного на микрофотографии 382/2. Иглы мартенсита имеют раз¬
личные размеры; между ними видны темные пятна остаточного
аустенита. Имеются частицы цементита.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин; охлаждение в
масле; 200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр
образца 10 мм, толщина 10 мм. Твердость 714 HV.
383/1. Мартенсит отпуска и крупные частицы цементита.
Структура игольчатая, как па микрофотографии 382/2, но иглы
темные из-за выделений мелких частиц карбидов, которые не
разрешаются.
383/2. Реплика. Сетка по границам первичных аустенит¬
ных зерен. В мартенсите мелкие, похожие на стержни выделения,
ориентация которых зависит от ориентации исходных игл мар¬
тенсита. Эти стержни могут быть карбидами, которые на микро¬
фотографии 382/1 имеют вид пластин. Наиболее мелкие выделе¬
ния карбидов не видны. Между участками отпущенного мартен¬
сита гладкие зоны нер а спавшегося остаточного аустенита.
383/3. Экстракционная реплика. Помимо длинных толстых
стержней, карбиды образуют тонкую сетку из пластинчатых
или волокнистых частив, расположение которых определяяется
ориентацией исходных игл мартенсита. Судя по параметру,
решетки выделившихся карбидов соответствуют решеткам е-
карбида и цементита.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле; 400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 10 мм, толщина 10 мм. Твердость 557 HV.
383/4. Микроструктура после отпуска. Часть выделившихся
частиц цементита выявляется в виде небольших стержней. Снова
видна светлая сетка.
383/5. Реплика. Выделившиеся частицы крупнее, чем на
микрофотографии 383/2. Крупные светлые частицы представляют
собой заэвтектоидный цементит.
383/6. Экстракционная реплика. Выделившиеся частицы
крупнее, чем на микрофотографии 383/3. Они образуются в виде
неправильных стержней различного размера, встречаются также
тонкие пластинки. Частицы имеют кристаллическую решетку
цементита (светлые участки соответствуют местам, где карбиды
с микрошлифа не перешли в реплику).
НЕРЖАВЕЮЩАЯ
ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ № 161
Состояние поставки, зернистая структура. Твердость при¬
близительно 231 HV, иногда 308 HV.
384/1. Зернистый перлит с крупными и мелкими частицами
карбида (Сг, Fe^Ce- Встречаются также пластинчатые карбиды.
Матрица представляет собой феррит.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, 710° С в течение
100 сек, охлаждение в воде.
384/2. Нерастворившиеся частицы карбида (Сг, Fe)23Ce
в мартенсите. Превращение в перлитной области еще не нача¬
лось. По границам аустенитного зерна выделились карбиды, по¬
этому зерно стало видимым. Зерна аустенита от 10-го до 11-го
балла.
384/3. Реплика. Карбиды выделяются в виде мелких гло-
булей но границам первичных аустенитных зерен. Матрица —
мартенсит, отдельные кристаллы которого имеют форму пластин
неправильной формы.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, 710° С в течение
1200 сек, охлаждение в воде. Твердость 221 HV.
384/4. Превращение завершено. Перлит выявляется в виде
темной сетки, он образуется преимущественно по границам ау¬
стенитных зерен и окружает более светлые участки вырожден¬
ного зернистого перлита.
384/5. Хорошо видно, что перлит является пластинчатым.
Пластинки отсутствуют там, где имеется зернистый перлит,
образовавшийся путем выделения эвтектоидного карбида на
остаточных карбидах.
384/6. Реплика. Карбид перлита образуется в виде корот¬
ких пластинок с различным расстоянием между ними. В участ¬
ках зернистого перлита пластины карбида отсутствуют.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, 570° С в течение
21 600 сек (6 ч) охлаждение в воде.
384/7. Несмотря на длительную выдержку, превращение не
идет дальше образования темной сетки по границам аустенит¬
ного зерна. Частицы, нерастворившиеся при температуре аусте¬
низации, представляют собой карбид (Сг, Fe^Ce- Матрица—
мартенсит.
384/8. Реплика. Крупные светлые частицы представляют
собой карбид (Сг, Fe)23Ce. Матрица—мартенсит. По границам
первичных аустенитных зерен начинает образовываться перлит.
82
Темная сетка на микрофотографии 384/7 в основном состоит из
мелких частиц перлитного карбида.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 144 000 сек (40 ч) до 500° С. Твердость 209 HV.
385/1. Вырожденный зернистый перлит. Вследствие медлен¬
ного охлаждения в перлитной области выделение карбида про¬
изошло на нерастворившихся при аустенизации остаточных кар¬
бидах. Это вызвало рост карбидов неправильной формы. Мат¬
рица-феррит.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 11 700 сек (3,25 ч) до 500° С. Твердость 222 HV.
385/2. Смесь вырожденного зернистого и пластинчатого
перлита. Немного пластинчатого перлита образовалось из-за
большей скорости охлаждения по сравнению с той, которой соот¬
ветствует микроструктура, представленная на предыдущей
микрофотографии. По угловатой форме карбидов в участках, не
содержащих пластинчатого перлита, можно заключить, что
эвтектоидный карбид выделился на остаточных карбидах.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 3600 сек до 500° С. Твердость 224 HV.
385/3. Распределение пластинчатого перлита и зерен вырож¬
денного перлита отличается от показанного на микрофотогра¬
фии 384/4. Пластинчатый перлит не образует сетки, а распреде¬
ляется по всему объему в виде отдельных участков и смешан
с зернами вырожденного перлита.
385/4. Участки, содержащие тонкопластинчатый перлит,
окружены карбидными зернами вырожденного перлита. Пластины
карбида тоньше, а частицы остаточного карбида мельче, чем на
микрофотографии 384/4. Не обнаруживается никакой связи
с первичным зерном аустенита.
385/5. Реплика. Короткие, изогнутые пластины карбида
в перлите. Внутри участков вырожденного зернистого перлита
пластинки карбида отсутствуют.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 1800 сек до 500° С. Твердость 525 HV.
385/6. Скорость охлаждения была настолько высокой, что
перлит образовался только по границам аустенитных зерен.
Матрица—мартенсит с частицами Сг23С„.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, охлаждение в
массе. Диаметр образца 7 мм, длина 10 мм. Твердость 618 HV.
385/7. Мартенсит и зерна Сг23Св.
385/8. Изменений в микроструктуре по сравнению с зака¬
ленным состоянием (ф. 384/5) не наблюдается, хотя твердость
уменьшилась.
386/1. Экстракционная реплика. В исходном мартенсите едва
различимы очень мелкие частицы, вероятно, соответствующие
начальной стадии распада. В реплику экстрагировались только
мелкие карбиды.
Термообработка: 980° С, в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле; 400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 7 мм, длина 10 мм. Твердость 545 НV.
386/2. В матрице исходного мартенсита выделились мелкие
частицы карбида. Границы первичных аустенитных зерен еще
можно распознать благодаря выделениям карбидов. Крупные
частицы представляют собой карбид Ме23Св.
386/3. Экстракционная реплика. Стержни — выделения, ко¬
торые на микрофотографии 386/2 имеют вид зерен.
386/4. Экстракционная реплика. Выделившиеся частицы,
представляющие собой карбид (Fe, Сг)3С, образуют тонкие
пластины с неровными кромками.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле: 500° С в течение 2 ч, охлаждение в воздухе. Диаметр образца
7 мм, длина 10 мм. Твердость 523 HV.
386/5. По сравнению с микрофотографией 386/2 частицы кар¬
бида в матрице укрупнились. Крупные частицы представляют
собой карбид /Ие23Св-
386/6. Экстракционная реплика. Выделения цементита в виде
стержней и пластин, похожие на выделения цементита на микрофо¬
тографии 386/4. Присутствуют также отдельные частицы карбида.
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле; 600° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 7 мм, длина 10 мм. Твердость 317 HV.
386/7. Частицы карбида, выделившиеся в феррите, крупнее,
чем на микрофотографии 386/5. Следует отметить, что видны
только наиболее крупные частицы. Они представляют собой
карбид Ме23Св.
386/8. Экстракционная реплика. Частицы карбида значи¬
тельно отличаются от образовавшихся во время отпуска при
500° С (ф. 386/6). Более крупные частицы начинают округляться.
Между ними встречается очень много мелких частиц в виде
стержней. Возможно, что последние представляют собой кар¬
бид Ме23Св. Твердость заметно понизилась.
ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ
Сталь № 162.
Литое состояние. Закалка и отпуск в промышленных усло¬
виях. Твердость 51 HRC.
387/1. Эвтектика, содержащая Сг7С3, расположена в виде
сетки вокруг дендритов аустенита. Матрица представляет собой
отпущенную структуру с мелкими частицами карбида.
Сталь № 163.
Исходное состояние, отжиг на зернистый перлит. Образец —
пруток диаметром 20 мм. Твердость 230 HV.
387/2. Продольный шлиф вблизи поверхности прутка; тер¬
мическое травление [45.1]. Светлые зерна представляют собой
Сг7С3 примерно одинакового размера и распределены равномерно
в виде светлых скоплений. Матрица в результате термического
травления темнеет.
387/3. Продольный шлиф по оси прутка; термическое трав¬
ление [45.1]. Светлые частицы карбида хрома, выделившиеся
из эвтектики, сегрегируют в полосы. Иногда встречаются очень
крупные карбиды, в некоторых из них при горячей обработке
образовались трещины.
387/4. Зернистый перлит с мелкими зернами карбида.
Ферритные зерна матрицы выявляются вследствие различной
травимости. Присутствуют крупные эвтектические карбиды.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, 731° С в течение
20 000 сек (—5,5 ч), охлаждение в воде. Твердость 327 HV.
387/5. Тонкопластинчатый перлит с частицами Сг7С3 различ¬
ного размера.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, 656° С в течение
770 сек, охлаждение в воде. Твердость 429 HV.
387/6. Матрица представляет собой тонкопластинчатый пер¬
лит, структура которого не выявляется в оптическом микроскопе.
Различие контраста указывает на различную структуру перлита.
Крупные частицы — карбиды хрома.
387/7. Реплика. В некоторых участках перлит имеет тонко¬
пластинчатую структуру, в остальных — зернистую. Этим выз¬
вано различие контраста для отдельных участков на микрофото¬
графии 387/6.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, 555° С в течение
3000 сек, охлаждение в воде.
388/1. Превращение начинается приблизительно через 30 мин
с образования тонкопластинчатого перлита и не завершается.
Остальная структура состоит из мартенсита и карбидов.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, 356° С в течение
17 400 сек (4,5 ч), охлаждение в воде. }
388/2. Образование бейнита начинается после выдержки
в течение 30 мин, но даже после длительной выдержки возникают
только отдельные иглы. Присутствуют мартенсит и карбиды.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, 325° С в течение
100 000 сек (~28’ч), охлаждение в воде.
388/3. Несмотря на очень длительную выдержку, бейнитное
превращение не завершается, поэтому в более светлых участках
присутствуют мартенсит и карбиды.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, 242° С в течение
11 000 сек (3 ч), охлаждение в воде.
388/4. Длинные тонкие иглы бейнита, которым придают
темный цвет мелкие выделения карбида. Превращение не закон¬
чилось, поэтому имеется некоторое количество мартенсита.
Сравните с микрофотографией 388/2, где иглы бейнита короче
и толще и внутри игл можно различить карбидные глобули.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 130 000 сек (3,6 ч) до 500° С. Твердость 230 HV.
388/5. Из-за малой скорости охлаждения карбиды перлита
сфероидизировались. Присутствуют также крупные частицы
карбида хрома.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 120 000 сек (3,5 ч) до 500° С. Твердость 301 HV.
388/6. Несмотря на медленное охлаждение, образовался
тонкопластинчатый перлит. Следует отметить светлую сетку
в перлите.
388/7. Реплика. Перлит состоит из пластин и зерен карбида.
В перлите имеются участки свободного феррита, которые обра¬
зуют светлую сетку на микрофотографии 388/6.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 900 сек до 500° С. Твердость 566 HV.
389/1. Очень тонкопластинчатый перлит и тонкие бейнитные
иглы в мартенситной матрице наряду с карбидами хрома.
389/2. Реплика. Мелкие выделения карбидов. Иглы, едва
различимые на предыдущей микрофотографии, отчетливо видны.
Это бейнит, обогащенный карбидными частицами. Тонкопластин¬
чатый перлит и выделения карбидов наряду с мартенситом,
6*
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 330 сек до 500° С. Твердость 890 HV.
389/3. Несколько участков перлита в мартенсите с выделе¬
ниями карбидов по границам исходных аустенитных зерен. Ча¬
стицы карбида хрома различных размеров.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 14 сек до 500° С. Твердость 946 HV.
389/4. Мартенситная матрица и частицы карбида хрома.
Отдельные выделения по границам аустенитных зерен.
389/5. Реплика. Тонкоигольчатая структура мартенсита
видна более отчетливо, чем на оптической микрофотографии
389/4.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле; 200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 7 мм, длина 12 мм. Твердость 775 HV.
389/6. Структура после отпуска темнее, чем мартенсит на
микрофотографии 389/4. Более крупные частицы карбидов вы¬
являются как мелкие темные точки. Крупные остаточные кар¬
биды.
389/7. Экстракционная реплика. Темные карбиды выдели¬
лись в процессе отпуска. Они имеют вид тонких игл или очень
мелких зерен и представляют собой цементит и е-карбид.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле; 400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 7 мм, длина 12 мм. Твердость 676 HV.
389/8. Структура после отпуска. Выделения карбидов укруп¬
нились по сравнению с микрофотографией 389/6 и имеют вид
темных точек и коротких стерженьков, ориентированных в на¬
правлении первичных мартенситных игл. Частицы карбида
хрома.
389/9. Экстракционная реплика. По сравнению с микрофо¬
тографией 389/7 выделившиеся карбиды значительно укрупни¬
лись. Они представляют собой частицы неправильной формы,
часто в виде длинных игл.
НЕРЖАВЕЮЩИЕ ХРОМИСТЫЕ СТАЛИ
Сталь № 164,
Исходное состояние, отжиг при 780° С. Твердость 158 HV.
390/1. Продольный шлиф. Чередование полос крупнозер¬
нистого и мелкозернистого феррита. В полосах видны более
крупные частицы карбида типа (Сг, Fe)2SCe.
390/2. Мелкие зерна феррита содержат многочисленные
включения карбида. В крупных ферритных зернах карбиды
встречаются только вблизи границ. Эго указывает на миграцию
границ зерен.
Термообработка: 1000° С в течение 20 мин, охлаждение в
воде. Твердость 425 HV.
390/3. Феррит, свободный от карбидов, и мартенсит. При
1000° С сталь имела двухфазную структуру феррита и аустенита.
Сталь № 165.
Исходное состояние. Шестигранный пруток диаметром
32,5 мм.
Термообработка: 800° С, в течение 30 мин, охлаждение на
воздухе. Твердость 148 HV.
- 390/4. Продольный шлиф. Ферритная матрица с зернами
различных размеров.
390/5. Выделения карбида (Сг, Fe)a3Ce по границам фер¬
ритных зерен. Очень мелкие выделения внутри крупных зерен.
390/6. Большие зерна феррита, содержащие мелкие карбид¬
ные выделения. Крупные карбиды по границам зерен. Небольшое
количество карбидов внутри мелких зерен феррита.
Термообработка: 1050ь С в течение 20 мин, охлаждение
в воде. Твердость 309 HV.
390/7. При температуре аустенизации сталь имела двухфаз¬
ную структуру феррита и аустенита (ср. рис. 45). При закалке
аустенит превратился в мартенсит. Видны ферритные области
неправильной формы.
ХРОМО АЛЮМИНИЕВАЯ СТАЛЬ № 166
Исходное состояние. Диаметр прутка 30 мм. Термообра¬
ботка: 850° С в течение 30 мин, охлаждение на воздухе. Твер¬
дость 167 HV.
390/8. Крупные зерна феррита с выделениями карбидов по
границам. Большие темные неметаллические включения. Зерна
феррита — первого—третьего балла.
ХРОМОМОЛИБДЕНОВЫЕ УЛУЧШАЕМЫЕ СТАЛИ
Сталь № 167.
Термообработка: 875° С, в течение 5 мин, 732° С в течение
920 сек, охлаждение в воде. Твердость 497 HV.
83
391/1. Доэвтектоидный феррит и мартенсит. Несмотря на
длительную выдержку при температуре превращения, перлит не
образовался.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, 685° С в течение
1500 сек, охлаждение в воде. Твердость 150 HV.
391/2. Феррит и тонкопластинчатый перлит. Внутри фер¬
ритных зерен и особенно по их границам встречаются тонкие
выделения. Межфазовые границы перлита и феррита четкие, пря¬
мые. Если граница между перлитом и доэвтектоидным ферритом
отсутствует, контур перлитных зерен не непрерывен и состоит из
контуров отдельных пластин цементита различной длины.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, 660° С в течение
1100 сек, охлаждение в воде. Твердость 200 HV.
391/3. Ферритные зерна с неровными границами и выделе¬
ниями по границам. Перлитные участки неоднородны по размеру
и форме.
391/4. Феррит постепенно сливается с перлитом. Границы
между ними не образуются. Они становятся заметными, если
доэвтектоидный и перлитный феррит имеют различные ориен¬
тации.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, 635° С в течение
1500 сек, охлаждение в воде. Твердость ~200 HV.
391/5. На поверхности отдельных ферритных зерен обра¬
зуется рельеф в виде морщин; присутствует также тонкопластин-
чатый перлит, (см. ф. 367/2—6).
391/6. Реплика с некоторым количеством экстрагированных
частиц. В центре микрофотографии — феррит с рельефом в виде
морщин. В других зернах феррита этот эффект не обнаруживается.
По границам зерен имеются выделения карбидов. Заметно неболь¬
шое количество перлита.
391/7. Экстракционная реплика. Участок зерна феррита
с рельефом в виде морщин. Мелкие выделения образуют подобие
сетки.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, 575° С в течение
980 сек, охлаждение в воде. Твердость 452 HV.
392/1. Светлые зерна игольчатого феррита, образовавшиеся
в верхней бейнитной области. Небольшие темные области пер¬
лита. Превращение прервано закалкой. Остальное — мартенсит.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, 573° С в течение
3470 сек, охлаждение в воде. Твердость 418 HV.
392/2. Ферритные иглы такие же, как на микрофотографии
392/1. При более длительной выдержке образовалось большее
количество перлита. Развитие превращения прервано закалкой
и остальная микроструктура состоит из мартенсита.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, 476° С в течение
130 сек, охлаждение в воде. Твердость 320 HV.
392/3. Структура бейнита. Превращение закончено, хотя
продолжительность выдержки меньше, чем на предыдущей
микрофотографии. Видны очень узкие иглы феррита, свободного
от карбидов; между иглами частицы цементита располагаются
рядами. Ясно выявлены темные границы исходного аустенитного
зерна.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, 430° С в течение
500 сек, охлаждение в воде. Твердость 291 HV.
392/4. Бейнит, в котором игольчатый феррит различно ори¬
ентирован в первичных аустенитных зернах.
392/5. Распределение зернистого цементита значительно
плотнее, чем на микрофотографии 392/3. В пределах одного пер¬
вичного аустенитного зерна, границы которого еще видны, обра¬
зуется несколько бейнитных зерен.
392/6. Реплика. Ферритные зерна бейнитной матрицы выяв¬
ляются благодаря различному контрасту. Светлые круглые и
вытянутые пятна являются отпечатками частиц цементита.
392/7. Экстракционная реплика. Видны стержни и тонкие
пластины цементита с неправильными границами.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 7500 сек до 500° С. Твердость 200 HV.
393/1. Продольный шлиф. Структура состоит из полос фер¬
рита и перлита, содержащего немного феррита.
393/2. Продольный шлиф. В перлитных полосах, обога¬
щенных легирующими элементами, встречаются удлиненные
неметаллические включения.
393/3. Поперечный шлиф. Сетка перлита с небольшим коли¬
чеством феррита окружает группы ферритных зерен, которые
соответствуют ферритным полосам на продольном шлифе микро¬
фотографии 393/1. На поперечном шлифе видны ферритные по¬
лосы, окруженные перлитом.
393/4. Тонкопластинчатый перлит и отдельные выделения
карбидов по границам ферритных зерен.
84
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 780 сек до 500° С. Твердость 200 HV.
393/5. Доэвтектоидный феррит; вслед за его образованием
происходит направленный рост перлита. Затем остаточный ау¬
стенит превращается в бейнит.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 145 сек до 500° С. Твердость 255 HV.
393/6. В матрице бейнита с довольно крупными ферритными
иглами или пластинами видны отдельные полигональные фер¬
ритные зерна. Темные зерна содержат цементит, а светлые — оста¬
точный аустенит или мартенсит.
Термообработка: 875° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 47 сек до 500° С. Твердость 293 HV.
393/7. Бейнит с тонкими ферритными иглами. Остаточный
аустенит, частично превратившийся п мартенсит.
393/8. Двойник в аустените выявляется благодаря различ¬
ной ориентации игольчатого бейнита. Бейнит имеет более тонкую
структуру, чем на микрофотографии 393/6.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде.
Диаметр образца 30 мм, толщина 12 мм. Мн = 400° С. Твер¬
дость 468 Н V.
394/1. Мартенсит, состоящий из неодинаково травящихся
зерен, которые имеют скорее пластинчатую, чем игольчатую
форму. Ориентация мартенситных пластин различна в разных
зернах исходного аустенита.
394/2. Различие в контрасте объясняется, очевидно, раз¬
личной травимостью мартенситных игл, по-разному ориентиро¬
ванных. Оно указывает также на неодинаковую степень распада
мартенситных пластин.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение
в воде, 530° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр
образца 30 мм, толщина 12 мм. Твердость 329 HV.
394/3. Поперечный шлиф. Улучшенная структура, в кото¬
рой первичные аустенитные зерна выявляются по тонкой темной
сетке на границах зерен и по различной ориентации мартенсита.
394/4. Светлые исходные мартенситные иглы, окруженные
темной каймой, между участками с тонкими выделениями кар¬
бидов.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 12 мм. Твердость 247 HV.
394/5. Поперечный шлиф. Улучшенная структура. По
сравнению с микрофотографией 394/3 структура изменилась:
отчетливой игольчатой структуры, как на микрофотографии
394/3, не наблюдается, а видны темные зоны, образующие сетку
(см. ф. 393/3).
394/6. Темные области состоят из скоплений крупных кар¬
бидных зерен.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде,
530° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 394/3).
394/7. Продольный шлиф. Полосчатая структура выявляется
слабо. Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение
в воде; 670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 394/5).
394/8. Продольный шлиф. Полосчатая структура заметна
благодаря различной травимости и неравномерному распределе¬
нию частиц цементита. Темные полосы соответствуют темной
сетке на микрофотографии 394/5.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в
воде. (см. ф. 394/1, 2).
395/1. Реплика. Мартенсит. Видны отдельные крупные
иглы, содержащие выделения (темные частицы). Вокруг неко¬
торых мартенситных игл и по границам аустенитных зерен на¬
блюдается светлая кайма.
395/2. Экстракционная реплика. Мелкие частицы цементита
внутри крупных мартенситных игл.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
530° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 394/3, 4).
395/3. Экстракционная реплика. Исходные мартенситные
иглы прослеживаются по распределению и форме частиц цемен¬
тита. Внутри игл частицы цементита мельче и встречаются реже,
чем на их границах, где цементит скапливается и иногда образует
довольно крупные удлиненные частицы.
395/4. Экстракционная реплика. При большем увеличении
видно, что частицы цементита имеют различную форму. Внутри
мартенситных игл они встречаются в виде плоских стержней или
пластин.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в
воде, 670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 394/5, 6).
395/5. Экстракционная реплика. При том же увеличении,
что и на микрофотографии 395/4, видны как глобули, так и
стержни цементита.
395/6. Экстракционная реплика темной области микро¬
фотографии 394/6. Видно множество частиц цементита.
395/7. Экстракционная реплика светлой области микрофо¬
тографии 394/6. Частицы цементита мельче, чем на предыдущем
снимке.
Сталь № 168.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 700° С в течение
3000 сек, охлаждение в воде. Твердость 190 HV.
396/1. Феррит и перлит. Только в некоторых местах перлит
отделен от феррита границами. Внутри феррита находятся зер¬
нистые выделения.
396/2. Реплика. Благодаря различному контрасту зерна
феррита выявляются лучше, чем на предыдущей микрофотогра¬
фии, снятой в оптическом микроскопе. Феррит перлита и доэвтек-
тоидный феррит не имеют границы раздела, если они ориенти¬
рованы одинаково (а), если же ориентации их различны, то пер¬
лит, находящийся в феррите, имеет отчетливые границы (Ъ).
Термообработка: 860ь С в течение 5 мин, 650° С, выдержка
различной продолжительности. Охлаждение в воде.
396/3. Выдержка 400 сек. Твердость 240 HV. Полное пре¬
вращение в перлит и феррит. Особенностью перлита этого типа
является наличие прямых изолированных пластин карбида
(см. ф. 396/4—6, где показано развитие превращения).
396/4. Выдержка 30 сек. Твердость 668 HV. Образование
феррита по границам аустенитных зерен указывает на начало
превращения. Остальная структура — мартенсит.
396/5. Выдержка 70 сек. Твердость 508 HV. Количество
феррита увеличилось. В некоторых местах началось образование
перлита. Структура мартенсита изменилась из-за обогащения
аустенита углеродом при образовании феррита.
396/6. Выдержка 120 сек. Твердость 290 HV. Продолжается
образование перлита, но превращение еще не закончилось, по¬
этому имеется некоторое количество мартенсита, игольчатая
структура которого плохо травится в присутствии перлита (см.
ф. 396/3), где представлена структура, полученная в результате
полного превращения.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 600° С в течение
700 сек, охлаждение в воде. Твердость 249 HV.
396/7. Наряду с зернистым образуется игольчатый феррит.
Тонкопластинчатый перлит. Полное превращение.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 550° С, выдержка
различной продолжительности. Охлаждение в воде.
396/8. Выдержка 100 сек. Твердость 491 HV. Превращение
начинается в бейнитной области с образования игольчатого фер¬
рита и прерывается закалкой, так что оставшийся аустенит
превращается в мартенсит.
396/9. Выдержка 800 сек. Твердость 385 HV. Образование
феррита закончилось и началось образование перлита. Перлит
растет в виде направленных игл.
397/1. Выдержка 20 000 сек (~6 ч). Твердость 262 HV.
Полное превращение. Как по границам, так и внутри первичных
аустенитных зерен образовался игольчатый феррит бейнита.
Тонкопластинчатый перлит, пластины которого не выявляются,
встречается между ферритными иглами.
397/2. Реплика. Перлит выявляется по ориентации преры¬
вистых цементитных пластин, которые иногда пересекаются друг
с другом. Различный контраст позволяет определить ориента¬
цию феррита в бейните.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 475° С в течение
10 900 сек (—3 ч), охлаждение в воде. Твердость 249 HV.
397/3. Структура представляет собой верхний бейнит. Ча¬
стицы цементита, располагающиеся параллельными рядами,
определяют игольчатый вид структуры, но ферритные зерна
матрицы вовсе не являются игольчатыми, они имеют неправиль¬
ную форму и часто границы их искривлены.
397/4. Реплика. Неправильная форма границ ферритных
зерен выявляется по контрасту. Частицы цементита в основном
удлиненные.
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 400° С, выдержка
в течение различного времени, охлаждение в воде.
397/5. Выдержка 5 сек. Началось превращение с образова¬
ния в некоторых местах игольчатого бейнита. Оставшийся аусте¬
нит превратился в мартенсит.
397/6. Выдержка 100 сек. Твердость 344 HV. Дальнейшее
развитие превращения. Видны небольшие светлые участки
непревращенного аустенита или мартенсита.
397/7. Выдержка 200 сек. Твердость 333 HV. Превращение
в бейнит прошло полностью. Зерна цементита расположены па¬
раллельными рядами, направление которых в разных зернах
различно.
1265
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждечше в тече¬
ние 65 000 сек (18 ч) до 500° С. Твердость 200 HV.
398/1. Продольный шлиф. Относительно крупные зерна
феррита располагаются полосами; перлит также образует по¬
лосы с тонкими ферритными сетками.
398/2. Поперечный шлиф. Доэвтектоидный феррит имеет вид
как крупных зерен, так и тонкой сетки. Крупные зерна соответ¬
ствуют полосам феррита на предыдущей микрофотографии.
398/3. Поперечный шлиф. Несмотря на медленное охлажде¬
ние, перлит не является очень грубопластинчатым.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 1050 сек до 500° С. Твердость 230 HV.
398/4. Поперечный шлиф. Перлитные участки и ферритные
зерна значительно мельче, чем на микрофотографии 398/2. Лишь
несколько тонких ферритных сеток находятся внутри перлита.
398/5. Границы перлитных зерен неправильной формы.
Перлит значительно более тонкопластинчатый, чем на микро¬
фотографии 396/3.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 340 сек до 500° С. Твердость 269 HV.
398/6. В начале превращения образуется доэвтектоидный
феррит, а затем перлит неправильной зубчатой формы. Послед¬
ним появляется игольчатый бейнит, в котором имеются мелкие
стержни цементита.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение
в воде. МИ~ 360° С. Диаметр образца 30 мм, толщина 12 мм.
Твердость 687 HV.
398/7. Мартенсит из неодинаково травящихся игл, ориента¬
ция которых различна в разных первичных аустенитных зернах.
398/8. Отдельные более темные иглы окружены темной кай¬
мой: матрица представляет собой светлый мартенсит. Граница
первичного аустенитного зерна часто определяется по темным
линиям и изменению направления мартенситных игл.
399/1. Реплика. Мартенсит. Границы аустенитных зерен
очерчены светлой каймой. Здесь структура мартенсита отличается
от структуры мартенсита стали, содержащей 0,25% С (ф. 395/1)
и 0,50% С (ф. 402/6, 7).
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение
в воде; 530° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр
образца 30 мм, толщина 15 мм. Твердость 368 HV.
399/2. Поперечный шлиф. Структура после закалки и от¬
пуска, состоящая из светлых игл в более темной матрице.
399/3. Внутри светлых игл еле видны выделения цементита.
В то же время их легко различить между иглами, где они имеют
вид темных частиц. Граница первичного аустенитного зерна
выглядит темной.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 15 мм. Твердость 270 HV.
399/4. Поперечный шлиф. Структура после закалки и от¬
пуска. Игольчатая структура не выявляется так четко, как на
микрофотографии 399/2. Некоторые области протравились зна¬
чительно сильнее.
399/5. Выделения цементита значительно мельче в более
темных участках, чем в светлых. Частицы цементита крупнее,
чем на микрофотографии 399/3.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
530° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе.
399/6. Продольный шлиф (см. ф. 399/2). Более сильно про-
травившиеся полосы едва заметны.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в
воде; 670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе.
399/7. Продольный шлиф. Благодаря более интенсивному
травлению полосы становятся заметнее. Они соответствуют тем¬
ным участкам на поперечном шлифе (ф. 399/4).
Сталь № 169.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 717° С в течение
18 000 сек (5 ч), охлаждение в воде. Твердость 385 HV.
400/1. Грубопластинчатый перлит, растущий в аустените.
Различия между ростом феррита и цементитных пластин не за¬
метны. При 717° С превращение не заканчивается даже после 5-ч
выдержки. Оставшийся аустенит превращается в мартенсит. При¬
сутствует некоторое количество неметаллических включений.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 684° С в течение
2300 сек, охлаждение в воде. Твердость 225 HV.
400/2. Перлит с небольшим количеством феррита. Зерна
перлита различного размера.
400/3. Пластинчатый перлит со значительно более тонкой
структурой, чем на микрофотографии 400/1. Небольшое коли¬
чество феррита. Внутри одного зерна параллельность цементит¬
ных пластин нарушается и направление их меняется, что свя¬
зано с наличием субграниц.
85
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 580° С в течение
6200 сек, охлаждение в воде. Твердость 333 HV.
400/4. По сравнению с микрофотографией 400/2 границы
перлитных зерен выявляются хуже. Перлит внутри каждого
зерна травится неодинаково из-за различного направления цемен-
титных пластин. Иногда перлит образует узкие полосы.
400/5. Светлые участки представляют собой мартенсит, воз¬
никший из иераспавшегося аустенита. Перлит растет неравно¬
мерно, замыкая участки аустенита, в результате чего образуется
пятнистая микроструктура (см. ф. 400/4).
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 502° С в течение
9180 сек (~2,5 ч). Охлаждение в воде.
400/6. Бейнит с некоторым количеством направленно расту¬
щего перлита (темного цвета) и с мартенситом. Превращение
начинается в бейнитной области с образования игольчатого фер¬
рита; затем появляется ветвистый перлит. Даже после длитель¬
ной выдержки превращение не завершается.
400/7. Реплика. Темные участки в матрице соответствуют
ферритным зернам, образовавшимся в бейнитной области. Бо¬
лее светлые участки соответствуют мартенситу, а полосы не¬
правильной формы представляют собой перлит. Цементит пер¬
лита образует короткие параллельные частицы. Перлит растет
в виде узких ветвей. Ведущей фазой является феррит.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, 475° С в течение
54 000 сек (15 ч). Охлаждение в воде.
401/1. Бейнит с крупнозернистой структурой, образовав¬
шийся в верхней бейнитной области. Матрица состоит из фер¬
рита, содержащего ориентированно направленные стержни и
частицы цементита. Видны границы первичных аустенитных зе¬
рен. Присутствует небольшое количество темного перлита.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, 362° С; в течение
3100 сек, охлаждение в воде. Твердость 385 ИV.
401/2. Бейнит с игольчатой структурой, образовавшийся
в нижней бейнитной области, содержит множество мелких ча¬
стиц цементита. Направление бейнитных игл различно в разных
первичных зернах аустенита.
401/3. Отдельные бейнитные иглы выявляются благодаря
различной травимости, которая вызвана существованием различ¬
ной ориентации феррита и цементитных частиц.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 50000 сек (~14 ч) до 500° С. Твердость 220 HV.
401/4. Продольный шлиф. Показана полосчатая структура
перлита, состоящая из широких светлых и узких темных полос,
в которых имеются неметаллические включения.
401/5. Поперечный шлиф. Вместо полос на предыдущей
микрофотографии встречаются отдельные темные участки в виде
пятен. Присутствует небольшое количество феррита.
401/6. Структура перлита различна в разных перлитных
зернах. Границы перлитных зерен относительно прямые.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 1950 сек до 500° С. Твердость 363 HV.
401/7. Превращение начинается в перлитной области, при
этом возникают отдельные перлитные колонии, пластины в ко¬
торых растут в различных направлениях. Затем появляется бей¬
нит, за которым следует образование мартенсита из остаточного
аустенита.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 270 сек до 500° С. Твердость 454 HV.
401/8. При охлаждении превращение происходит не в пер¬
литной, а в бейнитной или мартенситной областях. Бейнит,
образовавшийся в начале превращения при --500° С, более круп¬
нозернистый, чем появившийся при низких температурах. Свет¬
лые участки между бейнитными иглами представляют собой
мартенсит и остаточный аустенит.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 65 сек до 500° С. Твердость 665 HV.
402/1. 10% бейнита. Микроструктура, которая образова¬
лась при более высокой температуре (около 480° С) более крупно¬
зернистая и менее игольчата. Микроструктура, образовавшаяся
при пониженных температурах, состоит из длинных узких игл.
Остаточный аустенит превратился в мартенсит.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 1950 сек до 500° С (см. ф. 401/7).
402/2. Реплика. В верхней левой части микрофотографии —
перлит, в нижней правой части — бейнит. Цементит в перлите
значительно тоньше, чем в бейните, только в местах, где цемен-
титные пластины пересекаются под косым углом, они кажутся
более широкими. Видны круглые неметаллические включения.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде.
Диаметр образца 30 мм, толщина 10 мм. Твердость 848 НV.
402/3. Поперечный шлиф. Мартенсит. Темные области окру¬
жены светлыми участками с неметаллическими включениями
8в
(соответствуют затвердеванию последних порций расплава).
Светлые и темные участки должны выглядеть как полосы на про¬
дольном шлифе.
402/4. Темные участки состоят из мартенсита, в котором
произошел распад, светлые — из неотпущенного мартенсита.
402/5. Различно травящиеся мартенситные иглы. Неболь¬
шие темные пятна представляют собой остаточный аустенит.
402/6. Реплика. Иглы мартенсита различаются по контра¬
сту благодаря неодинаковой травимости. Более сильно протрав¬
ленный остаточный аустенит имеет вид многочисленных темных
пятен.
402/7. Реплика. В отличие от предыдущей микрофотографии
здесь мартенсит образовался из аустенита с более мелким зерном.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде,
530° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 10 мм. Твердость 436 HV.
403/1. Поперечный шлиф. Улучшенная структура, состоящая
из крупных светлых игл в более темной тонкоигольчатой матрице.
403/2. Поперечный шлиф. В темных участках структуры
видны выделения цементита в виде небольших темных точек.
В светлых участках они выявляются слабо.
403/3. Продольный шлиф. При травлении в реактиве [2.3]
становится едва заметной полосчатая структура. Присутствуют
также удлиненные неметаллические включения.
403/4. Продольный шлиф. Травление в реактиве Обер-
хоффера [16]. Полосчатая структура, слабо различимая, на
предыдущей микрофотографии становится отчетливой. Несмотря
на более длительную продолжительность травления, полосы,
содержащие меньше легирующих элементов, травятся и темнеют
меньше, чем на микрофотографии 403/8, даже после повторного
травления. Структура, выявляемая при травлении в реактиве
Оберхоффера, зависит от термической обработки.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 10 мм. Твердость 311 HV.
403/5. Поперечный шлиф. Улучшенная структура. Иголь¬
чатая структура выявляется так же четко как на микрофотогра¬
фиях 403/1, 2. Светлые участки окружены более темными, бла¬
годаря ликвации (см. ф. 402/3).
403/6. Поперечный шлиф. Частицы цементита укрупнились
по сравнению с микрофотографией 402/2 о чем свидетельствует
также падение твердости. В темных участках плотность частиц
цементита повысилась.
403/7. Продольный шлиф. При относительно низкой тем¬
пературе отпуска (530° С) после травления в реактиве [2.3]
полосчатая структура не выявляется (см. ф. 403/3), а после от¬
пуска при 670° С и травления в том же реактиве полосчатость
обнаруживается. В темных полосах содержатся неметалличес¬
кие включения.
403/8. Продольный шлиф. Травление в реактиве Обер¬
хоффера [16] позволяет показать полосчатую структуру. Свет¬
лые полосы с неметаллическими включениями обогащены леги¬
рующими элементами; темные полосы обеднены ими.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин охлаждение в воде;
530° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 403/1, 2).
404/1. Экстракционная реплика. Игольчатость структуры
определяется расположением частиц цементита. Выделения этих
частиц находятся главным образом между иглами.
404/2. Экстракционная реплика. Образуются частицы це¬
ментита неправильной формы, т. е. тонкие пластинки и толстые
стержни. Круглые крупные частицы, возможно, являются неме¬
таллическими включениями.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 403/5, 6).
404/3. Экстракционная реплика. Частицы цементита по гра¬
ницам игл крупнее, чем на микрофотографии 404/1. Тонкие выде¬
ления находятся внутри игл.
404/4. Экстракционная реплика. По форме цементит отли¬
чается от показанного на микрофотографии 404/2. Частицы, в том
числе тонкие выделения в иглах, округлены.
НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫЕ
ХРОМОМОЛИБДЕНОВЫЕ СТАЛИ
Сталь № 170.
Исходное состояние. Пруток диаметром 30 мм, не подвергну¬
тый термической обработке после ковки. Твердость 465 HV.
405/1. Продольный шлиф. Мелкозернистый феррит с участ¬
ками превращенной структуры, особенности которой выявляются
только при большем увеличении (ф. 405/2).
405/2. Феррит, бейнит и мартенсит.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 40 000 сек (—11 ч) до 500° С. Твердость 146 HV.
405/3. Продольный шлиф. Структура состоит из полос фер¬
рита и перлита. Феррит очень крупнозернистый, а перлит обра¬
зует участки различных размеров.
405/4. Экстракционная реплика. Феррит, в котором выде¬
ления карбидов выявляются в виде мелких стержней и зерен.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 6500 сек до 500° С. Твердость 173 HV.
405/5. Феррит и тонкопластинчатый направленно растущий
перлит. При охлаждении еще до завершения аусГенитно-перлит-
ного превращения начинается превращение в бейнитхюй области,
поэтому образуется игольчатый бейнит. По границам зерен фер¬
рита видны мелкие выделения карбидов.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 1100 сек до 500° С. Твердость 193 HV.
405/6. Продольный шлиф. Вследствие большей скорости
охлаждения полосчатость не выявляется. Структура состоит
из мелких зерен феррита и участков превращенной структуры,
детали которой можно различить на микрофотографии 405/7.
405/7. В перлитной области превращение не произошло.
Помимо феррита, присутствует бейнит как с крупнозернистой,
так и с тонкой структурой. Микроструктура очень похожа на
показанную на микрофотографиях 405/1 и 2.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 235 сек до 500° С. Твердость 237 HV,
405/8. Феррит и участки бейнита. На микрофотографии 406/1
эта микроструктура показана при большом увеличении.
406/1. При большом увеличении видно, что в структуре
присутствует некоторое количество перлита. Бейнит чередуется
с мелкоигольчатым мартенситом. Иногда встречаются более
крупные участки мартенсита.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 50 сек до 500° С. Твердость 265 HV.
406/2. Доэвтектоидный феррит отсутствует. Структура со¬
стоит только из бейнита и мартенсита.
406/3. Бейнит состоит из широких игл феррита, между кото¬
рыми располагается некоторое количество карбидов и множество
мелких участков мартенсита. Только иногда встречаются более
крупные участки мартенсита
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 3,5 сек до 500° С. Твердость 420 HV.
406/4. Бейнит с тонкой структурой, в котором этдельные фер¬
ритные иглы не выявляются. Бейнит перемежается с мартенси¬
том.
Термообработка: 920° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 0,5 сек до 500° С. Твердость 420 HV.
406/5. Мартенсит. Направление мартенситных игл различно
в разных первичных зернах аустенита. Травимость микрострук¬
туры определяется частично влиянием отпуска, а частично раз¬
личием ориентировки мартенситных игл.
Сталь № 171.
Термообработка: 930° С, охлаждение на воздухе; 700° С
в течение 1 ч, охлаждение на воздухе. Исходное состояние перед
испытанием на длительную прочность (см. ф. 407/1—6).
406/6. Феррит с включениями карбидов по границам зерен
и бейнит с частицами карбида, укрупнившимися при нагреве до
700° С.
406/7. Экстракционная реплика. Стык трех ферритных зерен
с обильными выделениями карбидов. Эти выделения к б видны
на оптикомикроскопической фотографии 406/6. По границам
ферритных зерен количество выделившихся карбидов больше.
На предыдущей микрофотографии видно некоторое количество
более крупных выделений.
406/8. Экстракционная реплика. Выделения в ферритном
зерне состоят из тонких пластинок и стержней. Электронная
дифракция обнаруживает кристаллическую структуру пласти¬
нок, сходную со структурой карбида ванадия.
Испытание на длительную прочность при 500° С и напряже¬
нии 147 Мн/мг (15 кГ/мм2). Образец разрушился через 52058 ч.
Относительное удлинение 5,7%; относительное сужение попереч¬
ного сечения 16%.
407/1. На микрофотографии 406/6 отчетливо видны выделе¬
ния в феррите и их неравномерное распределение. Карбиды
в бейните сфероидизировались. Черные участки по границам фер¬
ритных зерен представляют собой зародыши трещин.
407/2. Экстракционная реплика. Наряду с более крупными
карбидными включениями, представленными на предыдущей ми¬
крофотографии, имеются ферритные зерна с дисперсными выде¬
лениями игольчатых частиц. На границах ферритных зерен на¬
ходятся более крупные карбиды. Область, содержащая скопле¬
ния крупных карбидных включений, представляет собой бейниг.
Светлые круглые участки — неметаллические включения.
407/3. Экстракционная реплика. Граница зерна феррита
пересекает центр микрофотографии. Округлые карбидные выделе¬
ния располагаются по границам зерен, а внутри зерен находятся
преимущественно карбидные частицы игольчатой формы, а также
в виде утолщенных пластин и сфероидов.
Испытание на длительную прочность при 550° С и напряже¬
нии 147 Мн/м2 (15 кПмм1). Образец разрушился через 807 ч.
Относительное удлинение 12,1%; относительное сужение попереч¬
ного сечения 39%.
407/4. Экстракционная реплика. Выделения внутри зерен
феррита состоят из мелких сфероидов, образовавшихся на иголь¬
чатых частицах. Наблюдаются также пластины, окруженные
иглами, или частицы, сросшиеся в форме гантелей. Они еще мель¬
че, чем выделения, представленные на микрофотографии 407/6.
Испытание на длительную прочность при 550° С и напряже¬
нии 118 Мн/м2 (12 кГ/мм2). Образец разрушился через 3588 ч.
Относительное удлинение 8,9%; относительное сужение попереч¬
ного сечения 28%.
407/5. Микроструктура подобна представленной на микро¬
фотографии 407/1. Здесь выделения расположены также неравно¬
мерно. На границе зерна отчетливо видны карбидные частицы,
особенно при косом сечении.
407/6. Экстракционная реплика. Выделения в зернах феррита
подобны представленным на микрофотографии 407/4, однако они
срослись в более крупные частицы.
X РОМОМО J U4 БД Е НО В Ы Е СТАЛИ,
УСТОЙЧИВЫЕ ПРОТИВ ПОЛЗУЧЕСТИ
Сталь № 172.
Кованый пруток диаметром 30 мм. Исходное состояние.
Твердость 329 HV.
408/1. Продольный шлиф. Бейнит и небольшое количество
доэвтектоидного феррита. Первичное зерно аустенита было круп¬
ным — пятого-шестого балла.
Термообработка: 980° С, в течение 15 мин, охлаждение со
скоростью 3 град/мин до 740° С, охлаждение в воде.
408/2. Ферритные зерна с небольшим количеством выделений
и крупные участки мартенсита. По границам мартенситных об¬
ластей образуется эвтектоид из феррита и карбида молибдена
(Ф К на рис. 53).
Термообработка: 980° С в течение 15 мин, охлаждение со
скоростью 3 град/мин до 695° С, охлаждение в воде.
408/3. Образование эвтектоида, содержащего карбиды молиб¬
дена, продолжается. Эвтектоид очень тонкий, так что за исключе¬
нием пластинчатой структуры отдельные карбидные частицы не
видны. Количество выделений в феррите увеличилось. Превра¬
щение не закончилось и поэтому присутствует мартенсит.
408/4. Экстракционная реплика. Волокнистая составляю¬
щая микроструктуры представляет собой карбид молибдена, ле¬
гированного карбидного эвтектоида. В нижней части микрофото¬
графии — феррит с небольшим количеством мелких выделений.
Между доэвтектоидным ферритом и эвтектоидом границы зерен
не различаются. В верхней части микрофотографии видна гра¬
ница с мартенситом.
Термообработка: 980° С в течение 10 мин, охлаждение в тече¬
ние 100 000 сек (—*28 ч) до 500° С. Твердость 164 HV.
408/5. Феррит, содержащий выделения внутри и по границам
зерна, а также грубопластинчатый перлит с карбидом Ме23Св.
Наряду с перлитом и ферритом присутствуют более тонкие обра¬
зования эвтектоидного карбида молибдена.
Термообработка: 980° С в течение 10 мин, охлаждение в тече¬
ние 55 000 сек (^Л5 ч) до 500° С. Твердость 169 ЯК.
408/6. Феррит, содержащий выделения частиц и очень тонкие
образования эвтектоидного карбида молибдена. Перлит с грубыми
карбидными частицами Ме23Св и бейнит.
408/7. Очень темные участки представляют собой тонкопла¬
стинчатый перлит, содержащий карбид Ме23Св. Выделения в фер¬
рите. Большой участок в центре микрофотографии — бейнит.
Плохо травящиеся участки, содержащие пластины и сфероиды,
представляют собой эвтектоид с карбидом молибдена.
409/1, 2. Экстракционная реплика. Пластинчатые карбиды,
показанные на микрофотографии 408/7, после сильного травле¬
ния обнаруживают дендритную структуру (см. ф. 315/3 и 308/1, 2).
409/3. Экстракционная реплика. Выделения в зернах феррита
состоят из коротких игл и круглых частиц.
Термообработка: 980° С в течение 10 мин, охлаждение в тече¬
ние 9000 сек (^2,5 ч) до 500° С. Твердость 185 ЯV.
409/4. Из-за большей скорости охлаждения доэвтектоидный
феррит содержит меньше выделений, чем на микрофотографии
87
408/5. Он сливается с эвтектоидом, содержащим карбид молиб¬
дена. Этот эвтектоид очень тонкий с некоторым количеством более
грубых пластин карбида. Присутствует немного бейнита
409/5. Экстракционная реплика. Доэвтектоидный феррит,
в котором началось образование эвтектоида, содержащего карбид
молибдена. Видно, что карбид вначале образуется в виде мелких
стержней, которые в процессе роста эвтектоида разветвляются.
Рост прекращается при охлаждении, потому что температура
падает ниже перлитной области и превращение продолжается
как бейнитное (верх микрофотографии).
Термообработка: 980° С в течение 10 мин, охлаждение в тече¬
ние 2600 сек до 500° С. Твердость 260 HV.
409/6. Зерна доэвтектоидного феррита. Вследствие быстрого
охлаждения в феррите не образуется выделений. В бейните содер¬
жатся мелкие зерна карбида и небольшие участки мартенсита.
Термообработка: 980°С в течение \0мин, охлаждение в тече¬
ние 0,7 сек до 500° С. Твердость 416 HV.
410/1. Мартенсит преимущественно пластинчатый из-за низ¬
кого содержания углерода. Зерна пятого—седьмого балла.
410/2. Поверхность нескольких более крупных игл, образо¬
вавшихся первыми, стала шероховатой, что указывает на начало
распада и образование выделений.
Термообработка: 950° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе — здесь оно эквивалентно охлаждению в течение
~200 сек до 500° С. Твердость 322 HV.
410/3. Бейнит без выделений доэвтектоидного феррита. Не¬
много мартенсита. Зерна аустенита шестого—восьмого балла.
Термообработка: 930° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Диаметр образца 20 мм, толщина 10 мм. Твердость
315 HV.
410/4. Бейнит, содержащий относительно мало карбидов и
множество небольших участков мартенсита. Отдельные участки
доэвтектоидного феррита.
Термообработка: 930° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе, 68(гС в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр
образца 20 мм, толщина 10 мм. Твердость 222 HV.
410/5. Микроструктура, приведенная на предыдущей микро¬
фотографии, после отпуска. Она быстро травится и приобретает
темный цвет. Исходный бейнит сильно изменился и распознается
только по неправильной форме зерен ферритной матрицы. Более
крупные выделения карбида находятся главным образом на гра¬
ницах первичного аустенитного зерна. Зерна седьмого—восьмого
балла.
410/6. Видны более крупные карбиды по границам ферритных
зерен и внутри первичных аустенитных зерен.
410/7. Экстракционная реплика. Более крупные карбиды
Ме23Св. Ферритная матрица содержит обильные мелкоигольчатые
выделения.
411/1. Экстракционная реплика. Феррит с игольчатыми вы¬
делениями гексагонального карбида молибдена типа Л4о«Св
с параметрами решетки а — 2,90 А и с — 4,565 А. Встречаются
глобули карбида Ме23Q.
Термообработка: 930° С в течение 20 мин, охлаждение на воз¬
духе; 750° С в течение 2 ч. охлаждение на воздухе. Твердость
175 HV.
411/2. Зерна феррита с границами неправильной формы и
глобули карбидов. Карбиды образуются как внутри зерна фер¬
рита, так и на границах первичных зерен аустенита.
411/3. Экстракционная реплика. Карбид Ме23Св в виде
округлых частиц по границам зерен феррита и в виде небольших
пластин внутри этих зерен.
Термообработка: 950° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 68(г С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе; 750° С в те¬
чение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость 206 HV.
411/4. После вторичного отпуска при 750е С микроструктура
по сравнению с показанными на микрофотографиях 410/5 и 6 из¬
менилась (образовались зерна карбида) и стала похожей на микро¬
структуру, представленную на микрофотографии 411/2. Некото¬
рая шероховатость феррита указывает на то, что еще сохранились
выделения карбида молибдена (см. ф. 410/7 и 411/1).
411/5. Экстракционная реплика. Стержни Ме^Св, как и на
микрофотографии 411/3, образовались из игольчатого гексаго¬
нального карбида молибдена, представленного на микрофото¬
графии 411/1. Еще присутствуют остатки игольчатого карбида
молибдена. Можно предположить, что они исчезнут при более
продолжительном отпуске.
Термообработка: 930° С в течение 20 мин, медленное охлаж¬
дение до 700° С, 700° С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе.
Твердость 142 HV.
411/6. Доэвтектоидный феррит с обильными выделениями
после отпуска при 700° С. Слабопротравленные участки — эвтек-
88
тоид с гексагональным карбидом молибдена. Очень темные'уча¬
стки — перлитная эвтектика с карбидом Ме23Св. Ферритное зерно
шестого—седьмого балла.
411/7. Эвтектоид с более грубыми выделениями гексагональ¬
ного карбида молибдена, чем на микрофотографии 408/3, 7 и
409/4. Карбиды образуют параллельные полосы, которые очень
часто пересекаются с полосами, идущими в других направлениях.
Между доэвтектоидным ферритом и ферритом эвтектоида границ
не видно. Составляющие перлитной эвтектики не различаются.
412/1. Экстракционная реплика. Доэвтектоидный феррит
с игольчатыми и зернистыми частицами. В эвтектоиде гексаго¬
нальный карбид молибдена образует длинные тонкие нити или
узкие полоски, в то время как карбид Ме23Св встречается в виде
более грубых ветвистых частиц. Образование двух эвтектоидов
определяет многообразие форм получающихся микроструктур.
412/2. Экстракционная реплика. Выделения внутри феррита
в виде узких игл и прямоугольных зерен. По границам зерен фер¬
рита выделения крупнее и имеют другую форму.
Сталь № 173.
Термообработка: 940° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе, 750° С в течение 40 мин, охлаждение на воздухе. Испыта¬
ние на длительную прочность при 550° С и напряжении 147 Мн/м2
(15 кГ/мм2) в течение 18194 ч(758 суток и2 ч). Образец разрушился.
Относительное удлинение 19%; относительное сужение попереч¬
ного сечения 89%;
412/3. На некотором расстоянии от сильно деформированных
участков образца структура состоит из феррита и частиц карбида.
Микроструктура, которая первоначально представляла собой
бейнит, подобна показанной на микрофотографии 411/2. По гра¬
ницам первичного аустенитного зерна видны выделения частиц
карбидов.
412/4. Часть сильно деформированного образца. Вытянутые
зерна с включениями карбидов.
412/5. Экстракционная реплика. По сравнению со структу¬
рой на микрофотографии 411/3, видно изменение в карбидах,
происшедшее при испытании на длительную прочность. Карбид¬
ные частицы наиболее укрупнились у границ зерен. Выделения
мелкоигольчатого карбида молибдена, показанные на микрофото¬
графиях 410/7 и 411/1, отсутствуют.
412/6. Экстракционная реплика. Большое увеличение позво¬
ляет обнаружить изменения в карбидах. Множество вытянутых
частиц выделилось на пластинчатых карбидах (см. ф. 411/3),
которые присутствовали до испытания на длительную прочность.
ХРОМОМОЛИБДЕНОВЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ТРУБ
Сталь № 174.
Сечение бесшовной трубы, полученной выдавливанием;
диаметр 127 мм, толщина стенки 8 мм. Термообработка: 880° С
в течение 20 мин, охлаждение в течение 6 ч до 500® С, на воздухе.
Твердость 136 HV.
413/1. На границах ферритных зерен карбидные выделения.
Эта вырожденная структура подобна зернистому перлиту, в кото¬
ром имеются карбиды разной степени дисперсности.
413/2. Карбиды различных размеров. Образец с такой микро¬
структурой обладает низкой твердостью.
Термообработка: 975° С в течение 20 мин, охлаждение в масле,
Образец размером 20X10X10 мм. Твердость 380 HV.
413/3. Мартенсит. Первичное зерно аустенита шестого и
седьмого баллов.
413/4. Рябизна некоторых крупных мартенситных игл указы¬
вает на выделение карбидов.
413/5. Экстракционная реплика. Мелкие карбиды, выделив¬
шиеся вболее крупных мартенситных иглах (см.ф. 413/4),вероятно,
представляют собой цементит и имеют форму пластин, которые
часто растут вместе. Участки между такими иглами свободны от
этих выделений.
Термообработка: 975° С в течение 20 мин, охлаждение в ма¬
сле; 700° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец разме¬
ром 20Х10Х 10 мм. Твердость 204 HV.
413/6. Улучшенная структура, в которой ферритные зерна
матрицы имеют неправильную форму и содержат зернистые выде¬
ления карбидов разной дисперсности.
413/7. Ясно видны выделения карбидов. В небольших темных
областях наблюдаются скопления карбидов, вызванные неполной
гомогенизацией в аустенитных участках, первоначально содер¬
жавших очень грубые карбидные частицы, как на микрофото¬
графии 413/2.
413/8. Экстракционная реплика. Участки, содержащие вытя¬
нутые пластины карбида Ме23Св, по-видимому, возникли там, где
распад мартенсита произошел особенно сильно. Они окружены
сфероидизированными карбидами.
414/1. Экстракционная реплика. Участки с множеством ча¬
стиц карбида Me23Св в областях, где на микрофотографии 413/7
наблюдаются скопления карбидов. Между исходными , мартен¬
ситными иглами содержатся стержни карбидов того же состава.
Сталь № 175.
Термообработка: 880° С в течение 30 мин, охлаждение
с печью; 600° С, охлаждение на воздухе. Твердость 155 НВ.
Исходное состояние перед испытанием на длительную прочность
(см. ф. 415/1 и 416/6).
414/2. Продольный шлиф. Полосчатая структура феррита
и перлита.
414/3. Пластинчатый перлит частично сфероидизировался
в результате нагрева при 600° С. В феррите имеются выделения
зернистых карбидных частиц и неметаллические включения.
414/4. Экстракционная реплика. Формы карбидов перлита
значительно разнообразнее, чем на предыдущей микрофотографии.
Наряду с тонкими пластинками, представляющими собой кар¬
бид МегзСв, обнаруживаются длинные узкие нити. Присутствуют
колонии грубых параллельных пластин карбида Мг23Св- Они
разветвляются, концы ветвей округляются, что указывает на
начало сфероидизации.
414/5. Экстракционная реплика. Ферритные зерна содержат
выделения карбидов. В правой части микрофотографии видны
небольшие участки перлита. Выделения в виде зерен в феррите
(см. ф. 414/3) состоят из групп мелких пересекающихся игл. Выде¬
лившиеся частицы по границам ферритных зерен грубее и преиму¬
щественно округленной формы.
Термообработка: 880°С в течение ЗОлшм, охлаждение с печью;
600° С, охлаждение на воздухе. Испытание на длительную проч¬
ность при 550° С и напряжении 76 Мн/м2 (7,8 кГ/мм2) в течение
11368 ч. Образец разрушился. Относительное удлинение 78,2%;
относительное сужение поперечного сечения 82,6%. Твердость
166 HV.
415/1. Продольный шлиф на расстоянии 20 мм от поверхности
излома. Зерна феррита грубее, чем на микрофотографии 414/2,
с большим количеством выделений. Удлиненность зерен еще не
видна. Зерна феррита шестого—восьмого балла.
415/2. 20 мм от поверхности излома. Карбиды перлита в зна¬
чительной степени сфероидизировались (см. ф. 414/3). Грубые
частицы карбидов встречаются на границах ферритных зерен.
Наряду с мелкими карбидами в феррите находятся более крупные.
415/3. 12 мм от поверхности излома. Ферритные зерна вытя¬
нуты. Темные области у границ зерна феррита — это пустоты,
наличие которых свидетельствует о начале образования трещин.
415/4. 5 мм от поверхности излома в области шейки. Очень
вытянутые зерна феррита и перлита. Темные участки — это
трещины, которые расширяются при удлинении.
415/5. Экстракционная реплика. По сравнению с микрофото¬
графией 414/4 форма карбидов изменилась вследствие продолжи¬
тельного нагрева при 550° С. Карбиды стали крупнее, особенно
у границ зерен. Пластинки, показанные на микрофотографии
414/4, распались на зерна, но еще держатся вместе.
415/6. Экстракционная реплика. Пластинчатые выделения
в феррите, показанные на микрофотографии 414/5, превратились
в более крупные частицы, очень часто прямоугольной формы.
Иногда образуются нитевидные частицы. Грубые частицы в ниж¬
ней левой части микрофотографии представляют собой изменен¬
ные карбиды перлита.
Термообработка: 880°С в течение 30мин, охлаждение с печью;
600° С, охлаждение на воздухе. Испытание на длительную проч¬
ность при 550° С и напряжении 61 Мн/м2 (6,2 кГ/мм2) в течение
52747 ч. Образец разрушился. Относительное удлинение 77,8%;
относительное сужение поперечного сечения 82,6%.
416/1. Продольный шлиф на расстоянии 24 мм от поверхности
излома. Ферритные зерна с большим количеством выделений.
Перлит. Ферритное зерно пятого—седьмого балла.
416/2. 24 мм от поверхности излома. Крупные выделения ча¬
стиц по границам зерен. Выделения внутри зерен феррита более
округлые, вблизи границ они встречаются реже, карбиды пер¬
лита имеют вид либо пластин, либо небольших зерен.
416/3. 10 мм от поверхности излома. Ферритные зерна слегка
вытянуты. Темные треугольные области — это мелкие трещины
в месте стыка трех ферритных зерен. Микроструктура анало¬
гична представленной на микрофотографии 416/2.
416/4. 5 мм от поверхности излома в области шейки. Фер¬
ритные зерна очень вытянуты и мелкие трещины расширяются
в результате деформации.
416/5. Экстракционная реплика. Изменение в карбиде пер¬
лита еще более заметно. Концы нитевидных и пластинчатых кар¬
бидов в основном утолщены.
416/6. Экстракционная реплика. Ферритные зерна содержат
выделения в виде узких прямых игл, которые иногда утолщен.
12 Металлография железа, том II
Такое строение карбидов противоречит форме выделений на мик¬
рофотографии 416/2. Крупные карбидные частицы встречаются
по границам ферритного зерна, а также в виде карбидов перлита
в верхней части микрофотографии
ХРОМОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ
Сталь № 176.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, 695° С в течение
1800 сек, охлаждение в воде. Твердость 225 HV.
417/1. Пластинчатый и зернистый перлит с небольшим коли¬
чеством феррита.
417/2. Травление в пикрате натрия [33.1 ] в течение 20 мин
при 60° С. Пластины и частицы потемнели, так как и первые, и
вторые представляют собой цементит. Зернистые частицы обра¬
зуются на карбидах, которые неполностью растворились при
аустенизации.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, 515° С в течение
800 сек, охлаждение в воде.
417/3. Феррит бейнита и тонкопластинчатый перлит с пред¬
почтительным направлением роста, однако детали перлитной
структуры неразличимы.
417/4. Реплика. Гладкие участки представляют собой феррит.
Перлит состоит из пересекающихся полос с параллельными пла¬
стинами цементита. Имеется некоторое количество зернистого
цементита.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, 475° С в течение
2400 сек, охлаждение в воде. Твердость 298 HV.
417/5. Структура верхнего бейнита, состоящая из пластин
цементита и ферритной матрицы. Более темная структура — пер¬
лит, который образовался позднее. Имеется некоторое количе¬
ство мартенсита.
417/6. Травление в пикрате натрия. Темные стержни в бей-
ните представляют собой цементит. Цементит перлита также
темный.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, 305° С в течение
1600 сек, охлаждение в воде. Твердость 433 HV.
417/7. Структура нижнего бейнита с дисперсными частицами
цементита. Ориентационное влияние в бейните проявляется в том,
что внутри одного аустенитного зерна образуется несколько игл
бейнита.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 50 000 сек (~14 ч) до 500° С. Твердость 230 HV.
418/1. Грубопластинчатый и зернистый перлит. 99% перлита
и 1% феррита.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 5000 сек до 500° С. Твердость 243 HV.
418/2. Перлитная розетка с мелким зернистым цементитом
в центре, который переходит в пластинчатый цементит на некото¬
ром расстоянии от центра. Цементит рассечен под углом и поэтому
пластины его кажутся достаточно широкими (см. ф. 328/4).
418/3. Микроструктура вблизи крупнопластинчатого пер¬
лита, представленного на микрофотографии 418/1, состоит из
тонкопластинчатого перлита и небольших перлитных колоний.
Перлит имеет неправильную форму. 99% перлита и 1 % феррита.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 275 сек до 500° С. Твердость 307 HV.
418/4. Вследствие большой скорости охлаждения образуется
более тонкопластинчатый перлит. Границы зерен резко очерчены.
100% перлита.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 180 сек до 500° С.
418/5. Перлит более тонкопластинчатый, а перлитные коло¬
нии мельче, чем на микрофотографии 418/4, 100% перлита.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 80 сек до 500° С. Твердость 397 HV.
418/6. Превращение начинается в перлитной области. При
росте перлит образует выступы на поверхности раздела фаз. Затем
появляется бейнит, а остаточный аустенит превращается в мар¬
тенсит. 80% бейнита.
Термообработка: 880° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 10 сек до 500° С. Твердость 830 HV.
418/7. Мартенсит в виде темных игл в светлой матрице.
418/8. Мартенсит. Отдельные темные иглы, в которых на¬
чался распад на фоне светлой мартенситной матрицы. Темные
зерна — это цементит, а возможно, карбид ванадия.
Сталь № 177.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин, охлаждение в воде.
Диаметр образца 30 мм, толщина 10 мм, поперечный шлиф.
Твердость 777 HV.
419/1. Мартенсит, содержащий группы более темных игл и
участки светлого мартенсита с неметаллическими включениями.,
89
Расположение участков мартенсита различной травимости, по-ви¬
димому, определяется ликвацией легирующих элементов.
419/2. Зернистый цементит, неравномерно распределенный
в мартенсите.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин, охлаждение в воде;
280° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 15 мм. Поперечный шлиф. Твердость 588 HV.
419/3. Структура после отпуска. В более темных участках,
содержащих неметаллические включения, игольчатая структура
проявляется не так отчетливо.
419/4. Область перехода от игольчатой к структуре менее
игольчатой. Цементитные частицы незаметны вследствие их малой
величины.
Термообработка: 860° С в течение 10 мин. охлаждение в воде;
520° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 15 мм. Поперечный шлиф. Твердость 406 HV.
419/5. Улучшенная структура, в которой различия в трави¬
мости, определяемые ликвацией, выявляются в меньшей степени,
чем на микрофотографии 419/1 и 2. Еще видна игольчатая струк¬
тура.
419/6. Светлые исходные мартенситные иглы с мелкими ча¬
стицами цементита. Между иглами и на их границах находятся
более крупные частицы цементита.
Плоская пружина. Образец с сечением ЗХ 18 мм. Попереч¬
ный шлиф. Термическая обработка в промышленных условиях:
850—870° С в течение 4 мин, охлаждение в масле; 450° С в течение
5 мин, охлаждение на воздухе.
419/7. Очень тонкая улучшенная структура с небольшими
карбидными частицами (темные точки).
419/8. Реплика. Ферритная матрица состоит из игольчатых
зерен, в которых содержатся небольшие цементитные частицы.
Крупные карбиды, нерастворившиеся при температуре аустени¬
зации, состоят из цементита и карбида ванадия
НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫЕ
ХРОМОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ
Сталь № 178.
Термообработка: 980° С в течение 1 ч, охлаждение в масле;
670° С, в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость 244 ИВ.
Исходное состояние перед испытанием на длительную прочность
(ф. 420/4-6, 421/1).
420/1. В ферритной матрице границы зерен имеют неправиль¬
ную форму, что характерно для улучшенного состояния. В зернах
содержатся частицы карбидов, которые не растворились при тем¬
пературе аустенизации. При слабом травлении в структуре выяв¬
ляются мелкие карбидные выделения.
420/2. В реплике выявляются мелкие выделения наряду с бо¬
лее крупными остаточными карбидами.
420/3. Экстракционная реплика. Крупные темные частицы
остаточных карбидов. Круглые светлые участки представляют
собой отпечатки этих карбидов, которые из-за своей величины не
перешли в реплику. Множество мелких пластинчатых частиц кар¬
бида ванадия, растущих вместе и образующих пленку или сетку
по границам зерен. Мелкие темные стержни карбидов.
Термообработка: 980° С в течение 1 ч, охлаждение в масле;
670° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Испытание на дли¬
тельную прочность в течение 4 лет (36594 ч) при 500° С и напряже¬
нии 120 Мн/м2 (12,3 кГ/мм2). Образец не был разрушен. Относи¬
тельное удлинение 0,25%. Твердость 266 ИВ.
420/4. Улучшенная структура, в которой границы ферритных
зерен выявлены более четко, чем на микрофотографии 420/1.
420/5. Экстракционная реплика. Более грубые частицы кар¬
бидов по границам первичных аустенитных зерен по сравнению
с микрофотографией 420/3. Мелкие выделения карбидов ванадия
в феррите и крупные частицы, состоящие из Ме6С и карбида ва¬
надия.
420/6. Экстракционная реплика. Пленка или сетка плоских
кристаллов, карбида ванадия по границам ферритных зерен,
которые выявляются более четко по сравнению с микрофотогра¬
фией 420/4. В косом сечении пленки кажутся более широкими.
Мелкие частицы карбида ванадия и короткие стержни в феррит¬
ных зернах. Большие круглые темные включения состоят из
МецС и карбидов ванадия.
421/1. Экстракционная реплика. Выделения в форме тонких
пластин или стержней в зернах феррита, идентифицированных
методом электронной дифракции как карбиды ванадия.
Сталь № 179.
Термообработка: 1050° С, в течение 1 ч, охлаждение в масле;
700° С в течение 3 ч, охлаждение на воздухе. Твердость 286 HV.
Исходное состояние перед испытанием на длительную прочность
(см. ф. 421/5—7).
90
421/2. Из-за повышенной температуры аустенизации зерна
крупнее и с меньшим количеством остаточных карбидов, чем на
микрофотографии 420/1. Присутствие тонких выделений прояв¬
ляется в легком окрашивании структуры.
421/3. Экстракционная реплика. По границам игольчатой
структуры выявляются вытянутые карбиды. В матрице наблю¬
даются также очень мелкие выделения и пленки карбида ванадия.
421/4. Экстракционная реплика. Прерывистая пленка, состоя¬
щая из множества сросшихся пластинок карбида ванадия,
а также более крупные карбиды по границам.
Термообработка: 1050° С в течение 1 ч, охлаждение в масле;
700° С в течение 3 ч, охлаждение на воздухе. Испытание на дли¬
тельную прочность в течение 27236 ч (—3 года) при 560° С и на¬
пряжении 118 Мн1м2 (12 кГ/мм2). Образец не разрушился. Отно¬
сительное удлинение 0,18%; относительное сужение поперечного
сечения 1,3%. Твердость 272 НВ.
421/5. Улучшенная структура, содержащая хорошо видимые
выделения по границам ферритных зерен и первичного аустенит¬
ного зерна.
421/6. Экстракционная реплика. Прерывистые пленки пла¬
стинок карбида ванадия с крупными карбидами по границам.
421/7. Экстракционная реплика. На границах узких и длин¬
ных ферритных зерен наблюдаются темные частицы, состоящие,
главным образом из поликристаллических пленок. Мелкие выде¬
ления карбида ванадия равномерно распределены по объему зерен
феррита.
СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТАЯ
ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ № 180
Исходное состояние. Отжиг на зернистый перлит. Пруток
диаметром 30 мм. Твердость 202 HV.
422/1. Продольный шлиф. Тонкопластинчатый перлит, чере¬
дующийся со светлыми участками, содержащими, вероятно, очень
тонкие карбиды.
422/2. Частично сфероидизированная структура. В некоторых
местах имеются участки, свободные от карбидов перлита и ви¬
димых выделений.
422/3. Экстракционная реплика. Участок, представляющий
собой только отдельные карбиды перлита. Микроструктура со¬
держит множество прямоугольных пластин карбида ванадия раз¬
личной величины. Темные частицы — это цементит.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 150 000 сек (—41 ч) до 510° С. Твердость 215 Я У.
422/4. Поперечный шлиф. Темные участки — это перлит,
контраст которого определяется разнообразием межпластинчатых
расстояний. Светлые участки: эвтектоид, состоящий из феррита
и карбидов ванадия.
422/5. Отчетливо виден перлит различных форм. В светлых
участках наблюдаются только более крупные карбиды ванадия,
которые не растворились при аустенитизации. Мелкие частицы не
выявляются.
422/6. Экстракционная реплика светлого участка. Более
крупные частицы представляют собой карбид перлита и карбид
ванадия, выявленный на предыдущей микрофотографии. Очень
мелкие зернистые и нитевидные частицы карбида ванадия, кото¬
рые видны только при этом увеличении, образуют с ферритом
эвтектоид, обозначенный как Ф К на рис. 57.
422/7. Экстракционная реплика. Пластинчатые карбиды пер¬
лита Ме2зСв. Тонкие параллельные полосы в пластинах обуслов¬
лены дефектами кристаллической решетки карбида. Одинаковое
направление этих полос в различных пластинах указывает на то,
что соседние пластины имели одну и ту же ориентацию.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 60 000 се/с (—-16 ч) до 500° С. Твердость 360 HV.
422/8. Светлые участки, отличающиеся по контрасту, пред¬
ставляют собой эвтектоид феррита и карбида ванадия. Очень
темная структура — пластинчатый перлит, светлая — бейнит
с неравномерно распределенным цементитом.
423/1. Экстракционная реплика. В эвтектоиде Ф-}- К (см.
рис. 57), карбиды ванадия выявляются частично в форме ните¬
видных кристаллов, а частично в форме групп из большого числа
мелких частиц. Трудно определить, являются ли эти группы сече¬
нием нитевидных карбидов. Эвтектоид сливается с перлитом,
(тройная эвтектика). Присутствуют более крупные отдельные
частицы карбида ванадия, которые на микрофотографии 422/8
имеют вид мелких зерен.
Термообработка: 970° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 10 000 сек (—2,75 ч) до 500° С. Твердость 399 HV.
423/2. Гладкие прямоугольные участки эвтектоида (Ф-|- К).
Остальная структура — бейнит с неравномерно распределенными
частицами цементита.
Термообработка: 960° С в течение 20 мин, охлаждение в масле
Диаметр образца 30 мм, толщина 15 мм. Твердость 673 HV.
423/3. Продольный шлиф. Мартенсит. Наряду с полосами,
в которых преобладают светлые иглы, видны полосы, в которых
преобладают темные иглы. Множество мелких карбидов ванадия.
Термообработка: 960°С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
500° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 12 мм. Твердость 496 HV.
423/4. Продольный шлиф. Улучшенная структура. Еще раз¬
личается игольчатое строение мартенсита и уже видны выделения
частиц цементита.
423/5. Экстракционная реплика. Группа карбидов, состоящая
главным образом из цементита, который образует вытянутые
стержни и тонкие длинные пластины. Расположение стержней и
пластин цементита зависит от ориентации исходных мартенсит¬
ных игл. Присутствуют отдельные крупные частицы карбида ва¬
надия, нерастворившиеся при температуре аустенитизации (см.
ф. 423/3).
Термообработка- 960° С в течение 20 мин, охлаждение в масле
650° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр образца
30 мм, толщина 12 мм. Твердость 438 HV.
423/6. Продольный шлиф. Улучшенная структура отличается
от показанной на микрофотографии 423/4. Игольчатое строение
выявляется не так отчетливо.
424/1. Экстракционная реплика. По сравнению с микрофото¬
графией 423/5 карбиды более округленные, но встречаются от¬
дельные изолированные пластины. Еще заметно различие в ориен¬
тации карбидов. С левой стороны микрофотографии видны зерни¬
стые карбиды по границам первичного аустенитного зерна. Кар¬
биды представляют собой преимущественно цементит. Карбид
Ме23С6 и выделения карбидов ванадия, которые ожидались, не
наблюдаются.
ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ № 181
(с 12% Сг)
Микроструктура после ковки. Твердость 544 HV.
424/2. Продольный шлиф. Чередование узких темных и свет¬
лых полос. Четко видны границы первичных крупных зерен аус¬
тенита. Зерно аустенита седьмого—девятого балла.
424/3. Смешанная микроструктура из мартенситной матрицы
и игл бейнита, в которых накладываются выделения карбидов
в виде небольших зерен. На границах первичного аустенитного
зерна находятся выделения карбидов, которые вызвали образо¬
вание бейнитных игл параллельно границам зерен.
Термообработка: 1050° С в течение 20 мин, охлаждение в ма¬
сле; 730° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 20 мм, толщина 10 мм. Твердость 278 HV.
424/4. Продольный шлиф. Первичное зерно аустенита было
относительно большим: здесь зерно шестого—восьмого балла.
Некоторые узкие полосы протравились сильнее, чем остальная
микроструктура.
424/5. Улучшенная структура. Между мартенситными иглами
и границами зерен выделились зернистые карбиды. Внутри игл
выделения отсутствуют.
424/6. Экстракционная реплика. Вокруг исходных мартен¬
ситных игл, свободных от выделений, образовались частицы кар¬
бида МейС. Выделений карбида ванадия не видно.
ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ № 182
(с 5% Сг)
Исходное состояние. Отжиг па зернистый перлит. Твердость
230 HV.
425/1. Продольный шлиф. Темные полосы в середине микро¬
фотографии отличаются от окружающей структуры, так как со¬
держат множество карбидов.
425/2. Мелкие неравномерно распределенные карбиды. По их
виду можно заключить, что бейнит присутствовал до отжига на
зернистый перлит. Более крупные карбидные частицы распола¬
гаются по границам первичного аустенитного зерна.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, 730° С в течение
400 сек, охлаждение в воде. Твердость 740 НV.
425/3. Мартенсит. Четко выявляются границы первичного
аустенитного зерна. Часто на них образуются более крупные
мартенситные иглы.
425/4. Реплика с экстракцией. Первичное аустенитное зерно
с карбидными выделениями по границам. Границы травятся более
сильно, чем мартенситная структура. Выделение карбидов пред¬
шествовало у—а-превращению.
12*
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, 730° С в течение
2700 сек, охлаждение в воде.
425/5. После выделения избыточных карбидов образуется
крупнопластинчатый перлит, затем появляется эвтектоид с очень
мелкими карбидами ванадия (светлые области на микрофотогра¬
фии).
425/6. Экстракционная реплика. Крупные темные карбиды
перлита Ме^С встречаются в виде узких пластин и полос, часто
имеющих небольшие выпуклости с одной стороны. Очень мелкие
выделения в светлых областях состоят из зернистых и нитевидных
карбидов ванадия, образующих эвтектоид, обозначенный Ф+ К
на рис. 59.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, 730° С в течение
6000 сек, охлаждение в воде. Твердость 413 HV.
425/7. Вследствие длительной выдержки после завершения
превращения карбиды перлита частично сфероидизировались.
В светлых областях присутствуют карбиды ванадия, которые не
разрешаются.
426/1. Экстракционная реплика. Карбиды ванадия, экстраги¬
рованные из светлых участков микрофотографии 425/7. Очень
часто частицы располагаются группами. Нитевидные карбиды
наблюдаются только слева на микрофотографии.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, 660° С в течение
17 000 сек (~5 ч), охлаждение в воде. Твердость 478 HV.
426/2. При 660°С превращение протекает настолько медленно,
что перлит образуется только по границам зерен аустенита.
Светлая часть микроструктуры — мартенсит.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, 300° С в течение
19 000 сек (~5 ч), охлаждение в воде. Твердость 583 HV.
426/3. Частичное превращение в игольчатый бейнит. Осталь¬
ная структура представляет собой аустенит и мартенсит (светлые
участки), детали которых неразличимы, если микрошлиф протрав¬
лен для выявления бейнита.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 150 000 сек (~42 ч) до 500° С. Твердость 222 HV.
426/4. Преимущественно перлит и зернограничные карбиды.
В светлых участках содержатся отдельные грубые карбиды.
426/5. Травление в реактиве Мураками (38.2]. Карбиды
МевС окрашены в темный цвет, так что карбидные выделения по
границам зерен отчетливо видны; перлит только частично пластин¬
чатый, в основном он зернистый.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 45 000 сек (~12 ч) до 500° С. Твердость 227 HV.
426/6. Перлит более тонкопластинчатый, чем на микрофото¬
графии 426/4; границы первичного зерна аустенита содержат вы¬
деления карбидов. В светлых областях карбиды зернистые,
а в темных — пластинчатые.
426/7. Травление в реактиве Мураками [38.2]. По сравнению
с микрофотографией 426/5 эвтектоидный карбид Ме6С значи¬
тельно мельче и более зернистый. Имеются также зернистые
карбиды по границам зерен.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 11 600 сек (—3 ч) до 500° С. Твердость 625 HV.
426/8. Вслед за образованием небольшого количества пер¬
лита (темные участки) возникает грубый, а затем тонкоигольчатый
бейнит и, наконец, мартенсит.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле. Диаметр образца 30 мм, толщина 10 мм. Твердость 717 HV.
427/1. Продольный шлиф. Полосчатая структура из темного
и светлого мартенсита. В светлых полосах много карбидов.
427/2. Мартенсит. Справа на микрофотографии множество
карбидных частиц МевС и VC; слева карбидов мало. Мартенситная
структура травится сильнее, чем на микрофотографии 425/1.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, охлаждение
в масле; 550° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр
образца 30 мм, толщина 10 мм. Твердость 588 HV.
427/3. Улучшенная структура. Еще различимы исходные
мартенситные иглы. Только относительно крупные карбидные
выделения выявляются как стержни или пластины. Границы пер¬
вичных зерен аустенита определяются по темным крупным кар¬
бидным выделениям (левая сторона микрофотографии).
427/4. Экстракционная реплика. Скопление зернистых и
стержневидных частиц карбида. Другие области содержат очень
тонкие выделения, показанные на следующей микрофотографии.
427/5. Экстракционная реплика. Карбиды разной толщины,
среди которых можно различить очень тонкие выделения. Эти
образцы обработаны на максимальную вторичную твердость.
Термообработка: 1030° С в течение 15 мин, охлаждение в ма¬
сле; 650° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 30 мм, толщина 10 мм. Твердость 353 HV.
427/6. Улучшенная структура. Значительно отличается от
показанной на микрофотографии 427/3, так как в целом содержит
91
множество карбидных частиц. Частично эти выделения распола¬
гаются рядами. С правой стороны микрофотографии — крупные
карбиды, которые не растворились в процессе аустенизации
(см. ф. 427/2).
427/7. Экстракционная реплика. Видны круглые толстые ча¬
стицы карбидов наряду с выделениями, величина которых на
порядок меньше. Последние имеют в основном прямоугольную
форму. По сравнению с микроструктурой, показанной на микро¬
фотографиях 427/3—5, твердость значительно уменьшилась.
ХРОМО КРЕМНИЕВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ № 183
(с 1% Сг)
Исходное состояние. Отжиг на зернистый перлит. Твердость
199 HV.
428/1. Продольный шлиф. Зернистый перлит, содержащий
неравномерно распределенные цементитные частицы; полосча¬
тость, однако, отсутствует. Видны удлиненные неметаллические
включения.
428/2. Зернистый перлит, группы частиц цементита и цемен¬
титные пластины.
428/3. Травление в пикрате натрия [33.1 ]. Окрасились только
некоторые участки цементита, между которыми имеются непро-
травленные области.
428/4. Травление такое же, как для предыдущей микрострук¬
туры. Между группами протравившихся темных цементитных
частиц находятся участки, в которых цементит не протравлен.
428/5. Травление в реактиве Мураками [38.2]. Показаны
те же участки, что и на предыдущей микрофотографии. Цемен¬
титные частицы, которые не протравились на микрофотографии
428/4, потемнели, особенно наиболее крупные.
Термообработка: 870° С в течение 15 мин, 712° С в течение
1100 сек. охлаждение в воде. Твердость 273 HV.
428/6. Пластинчатый перлит и крупные частицы цементита,
окруженные ферритом. Повсюду видны дисперсные карбиды ва¬
надия
Термообработка: 870° С в течение 15 мин, 590° С в течение
520 сек, охлаждение в воде. Твердость 408 HV.
428/7. Очень тонкопластинчатый перлит и нерастворившиеся
частицы цементита, более крупные, чем на предыдущей микро¬
фотографии, так как на них выделился цементит перлита. Рядом
виден феррит.
Термообработка: 870° С в течение 15 мин, 500° С в течение
20 000 сек (~6 ч), охлаждение в воде. Твердость 382 HV.
428/8. Превращение началось с образования бейнита (более
светлая часть микроструктуры). Затем появился тонкопластинча¬
тый перлит, часть которого расположена по границам аустенит¬
ного зерна. Несмотря на длительную выдержку, некоторая часть
аустенита еще не превратилась и образовался мартенсит. Частицы
цементита такие же, как и на предшествующей микрофотографии.
Термообработка: 870° С в течение 15 мин, 420° С в течение
1800 сек, охлаждение в воде. Твердость 377 HV.
429/1. Микроструктура верхнего бейнита, в котором темные
стержни и зерна представляют собой цементит и VC. Видны не¬
большие светлые участки мартенсита, образовавшегося из оста¬
точного аустенита. Превращение, таким образом, не завершилось.
Ясно выявляются крупные частицы цементита по границам пер¬
вичного аустенитного зерна.
Термообработка: 870® С в течение 15 мин, 320° С в течение
1900 сек, охлаждение в воде. Твердость 585 HV.
429/2. Структура тонкопластинчатого нижнего бейнита, со¬
держащего мелкие плохо выявляемые частицы цементита. Иглы
травятся по-разному из-за различной ориентации в ферритной
матрице. Присутствуют отдельные крупные частицы цементита.
Термообработка: 870° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 100 000 сек (~28 ч) до 500° С. Твердость 254 HV.
429/3. Грубопластинчатый перлит с участками вырожден¬
ного грубозернистого перлита. Среди пластин перлита встре¬
чаются небольшие частицы карбидов; некоторые из них — это
карбид ванадия
Термообработка: 870° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 290 сек до 500° С. Твердость 351 HV.
429/4. Тонкопластинчатый перлит и крупные частицы цемен¬
тита, вблизи которых часто образуется феррит. Микроструктура
подобна показанной на микрофотографии 428/7, но перлитные
зерна крупнее.
Термообработка: 870° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 210 сек до 500° С. Твердость 577 HV.
429/5. Отдельные изолированные ферритные зерна и перлит,
который растет веерообразно, что очень типично для хромистых
сталей. Немного игл бейнита в мартенсите.
92
Термообработка: 870°С в течение 15 мин, охлаждение в масле*
Размеры образца 20X 10Х 10. Твердость 748 HV.
429/6. Продольный шлиф. Темные участки мартенсита с боль¬
шим количеством частиц карбида.
429/7. Участки с темными иглами мартенсита и крупными,
многочисленными частицами цементита. Эти участки окружены
светлым мартенситом, не содержащим цементитных частиц. При
обычном для практики времени аустенитизации крупные цемен¬
титные частицы не растворяются, поэтому углерод и хром рас¬
пределяются неравномерно, что приводит к образованию неодно¬
родной мартенситной структуры. Мелкие частицы — это карбид
ванадия.
Термообработка: 870° С в течение 16 ч, охлаждение в масле.
Размеры образца 20Х 10Х 10 мм. Твердость 826 HV.
429/8. Продольный шлиф. По внешнему виду мартенсит резко
отличается от показанного на микрофотографии 429/7. Отсутст¬
вует различие в травимости. Частицы цементита отсутствуют
и мартенсит стал грубоигольчатым из-за длительного времени
аустенитизации. Повсюду, кроме участков, обогащенных леги¬
рующими элементами и шлаковыми включениями, встречаются
темные мартенситные иглы.
Термообработка: 870° С в течение 16 ч, 590° С в течение
520 сек. Твердость 420 HV.
430/1. Тонкопластинчатый перлит и небольшие частицы кар¬
бида ванадия. Феррит не появился, как на микрофотографиях
428/7 и 429/4, потому ,что цементит растворился при длительной
аустенизации. Из гомогенного аустенита образовался только
перлит.
Термообработка: 870°С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры образца
20X 10Х 10 мм. Твердость 659 HV.
430/2. Структура после отпуска. В результате образования
мелких выделений е-карбида и цементита исходная мартенситная
структура окрашивается в темный цвет. Некоторые иглы травятся
особенно сильно. Светлые частицы представляют собой цементит.
430/3. Экстракционная реплика. Цементит образует короткие
стержни, располагающиеся рядами в соответствии с направлением
исходных мартенситных игл. В матрице встречаются очень мел¬
кие частицы е-карбида. Отдельные крупные частицы — это цемен¬
тит и карбид ванадия.
430/4. Экстракционная реплика. В объеме очень мелкие
е-карбиды и более крупные частицы цементита.
Термообработка: 870°С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры образца
20X 10Х 10 мм. Твердость 535 HV.
430/5. Улучшенная структура, состоящая из темных и не¬
скольких светлых игл. В более темных иглах цементит едва раз¬
решается в виде тонких частиц и стержней.
430/6. Экстракционная реплика. По сравнению с микрофото¬
графией 430/3 выделившиеся частицы крупнее и отличаются тем,
что состоят только из цементита. В матрице образуются мелкие
круглые частицы, среди которых встречаются толстые стержни.
Их расположение определяется исходной мартенситной струк¬
турой. Несколько сплошных областей не содержит цементита.
Встречаются участки, в которых цементитные частицы остались
на шлифе при отделении реплики.
430/7. Экстракционная реплика. Цементит в виде тонких
дисков, толстых стержней и пластин.
ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ ЦЕМЕНТИРУЕМЫЕ
СТАЛИ (с 2% N1)
Сталь № 148.
Исходное состояние. Отжиг. Твердость 27 i HV.
431/1. Карбиды, неоднородно распределенные в ферритной
матрице. Возможно, что структура перевоначально состояла из
феррита, перлита и бейнита.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 25 000 сек (~7 ч) до 500° С. Твердость 179 Н V.
431/2. Поперечный шлиф. Доэвтектоидный грубозернистый
феррит (65%) и перлит (35%), расположенный в виде сетки. В пер¬
литных областях феррит образует только тонкие пленки.
431/3. Перлит в большинстве участков пластинчатый, однако
карбиды перлита имеют очень неправильную форму вблизи фер¬
ритных зерен. Граница при переходе от ферритного зерна к пер¬
литному не выявляется.
431/4. Экстракционная реплика. Карбид перлита Ме7С3 обра¬
зует очень тонкие и узкие пластины, которые плотно прилегают
друг к другу (верхняя часть микрофотографии); когда сечение
проходит по другому направлению, перлитный карбид начинается
от крупных карбидов на границе зерна и образует разветвленные
скопления узких пластин (центр микрофотографии).
431/5. Экстракционная реплика. Неправильная форма ча¬
стицы, видимой на микрофотографии 431/3, является результатом
сечения мелких ветвящихся частиц плоскостью шлифа.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение в тече¬
ние 5400 сек до 500° С. Твердость 258 HV.
431/6. После выделения доэвтектоидного феррита появляется
лишь немного перлита; перлитная реакция прерывается образо¬
ванием бейнита из-за более быстрого охлаждения. Превращение
заканчивается, когда возникает небольшое количество мартен¬
сита.
Сталь № 185.
Закалка сердцевины: 870° С в течение 15 мин; охлаждение
в воде. Диаметр образца 30 мм, толщина 10 мм. Твердость 443 HV.
432/1. Мартенсит. Первичное зерно аустенита восьмого—де¬
вятого, редко седьмого балла.
432/2. Мартенситные иглы, травимость которых зависит от их
ориентации по отношению к поверхности шлифа. Появляется
некоторая шероховатость на поверхности игл.
Двойная закалка: 870° С в течение \Ъмин, охлаждение в воде;
810° С в течение 20 мин, охлаждение в воде. Диаметр образца
30 мм, толщина 10 мм. Твердость 451 НV.
432/3. Мартенсит. Благодаря двойной закалке зерно мартен¬
сита уменьшилось, так как уменьшилось зерно аустенита — до
восьмого—девятого, иногда до десятого балла.
Термообработка: 870° С в течение 20 мин, охлаждение в воде;
200° С в течение 30 мин, охлаждение на воздухе. Диаметр об¬
разца 30 мм, толщина 10 мм. Твердость 433 HV.
432/4. Влияние отпуска прослеживается по слабой шерохо¬
ватости поверхности мартенситных игл (см. ф. 432/2).
432/5. Экстракционная реплика. Мартенситные иглы с боль¬
шим количеством мелких выделений.
432/6. Экстракционная реплика. Выделения, образующиеся
при отпуске, представляют собой длинные тонкие иглы и очень
тонкие мелкие диски. Иглы состоят из цементита.
Термообработка: 870° С в течение 20 мин, 200° С в течение
30 мин, охлаждение на воздухе. Твердость 414 HV.
432/7. Закалка в расплаве. Микроструктура напоминает
отпущенный мартенсит. Карбидные выделения крупнее, чем в за¬
каленном и отпущенном при 200° С образце, твердость которого
несколько ниже (см. ф. 432/4).
433/1. Экстракционная реплика. Игольчатые выделения,
которые в основном крупнее, чем на микрофотографии 432/5 и 6,
состоят из цементита.
Сталь № 184.
Газовая цементация до содержания углерода 0,3%. Цемен¬
тация при 920° С, охлаждение на воздухе. Исходное состояние.
Твердость 581 HV.
433/2. Мартенсит с крупными темными иглами.
Газовая цементация до содержания углерода 0,6%. Цемен¬
тация при 920° С охлаждение на воздухе. Исходное состояние.
Твердость 752 HV.
433/3. Мартенсит с отдельными крупными темными иглами.
Газовая цементация до содержания углерода 0 9%. Цемен¬
тация при 920° С, охлаждение на воздухе. Исходное состояние.
433/4. Светлая матрица, состоящая из аустенита (60%) и
светлых мартенситных игл. На границах зерен немного карбид¬
ных выделений. Темные линии представляют собой тонкие тре¬
щины в мартенсите. Электролитическая полировка.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 1300 сек до 500° С.
433/5. Карбидная сетка по границам первичного аустенит¬
ного зерна. Темные участки представляют собой тонкопластинча¬
тый перлит. Темные иглы — это зернистый перлит, который обра¬
зовался при отпуске исходных мартенситных игл, карбиды кото¬
рых неполностью растворились при аустенизации. Светлые уча¬
стки — остаточный аустенит и некоторое количество мартенсита.
433/6. Реплика. Между областями тонкопластинчатого пер¬
лита находятся длинные иглы с грубыми частицами карбида. Они
соответствуют темным иглам на микрофотографии 433/5 и обра¬
зуются из мартенситных игл, представленных на микрофотогра¬
фии 433/4.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 1000 сек до 500° С. Твердость 309 HV.
434У1. Доэвтектоидный феррит, бейнит и несколько участков
мартенсита.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 155 сек до 500° С. Твердость 347 HV.
434/2. Бейнит и небольшое количество мартенсита. Более тем¬
ные участки — мартенсит.
Термообработка: 870° С в течение 10 мин, охлаждение в тече¬
ние 48 сек до 500° С. Твердость 368 HV.
434/3. 60% бейнита, подобного бейниту на микрофотографии
434/2, но с более тонкой структурой. Серые участки представляют
собой мартенсит.
Газовая цементация до содержания углерода 0,3%.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 1250 сек до 500° С. Твердость 413 HV.
434/4. Бейнит. Доэвтектоидный феррит отсутствует. Микро¬
структура тоньше, чем на микрофотографии 434/1. Серые участки
представляют собой мартенсит.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 475 сек до 500° С. Твердость 503 HV.
434/5. Отдельные бейнитные иглы в мартенситной матрице.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 47 сек до 500° С. Твердость 624 HV.
434/6. Преимущественно мартенсит и отдельные темные иглы
бейнита.
Газовая цементация до содержания углерода 0,6%.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 1300 сек до 500° С. Твердость 606 HV.
434/7. Темные участки перлита и бейнитные иглы в мартен¬
ситной матрице (светлые).
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 470 сек до 500° С Твердость 743 HV.
434/8. Темные бейнитные иглы в светлой матрице мартенсита.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 47 сек до 500° С. Твердость 772 HV.
434/9. Микроструктура аналогична показанной на микро¬
фотографии 434/8, но несколько тоньше.
Газовая цементация до содержания углерода 0,9%.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в тече¬
ние 1300 сек до 500° С. Твердость 403 HV.
434/10. Серые участки представляют собой перлит. Темные
иглы — зернистый перлит, образовавшийся из мартенситных
игл, представленных на микрофотографии 433/4, а светлые уча¬
стки — мартенсит. Карбиды состоят из цементита, обогащенного
хромом (см. ф. 433/5, 6).
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 480 сек до 500° С. Твердость 509 HV.
434/11. Крупные сильно протравленные иглы с боковыми
ответвлениями представляют собой зернистый перлит. Светлая
матрица — мартенсит. Темные участки — перлит с небольшим
количеством бейнита.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 47 сек до 500° С. Твердость 777 HV.
434/12. Матрица состоит из мартенсита и светлого аустенита.
Темные иглы — очень тонкоигольчатый мартенсит, содержащий
множество карбидов. Электролитическая полировка.
435/1. Темные иглы с зернистой структурой представляют
собой исходные мартенситные иглы, из которых при нагреве выде¬
лились карбиды. Светлая структура — остаточный аустенит и
мартенсит, образовавшийся при охлаждении.
435/2. Травление в реактиве Мураками [38.2]. Темные выде¬
ления карбидов по границам зерен и в исходных иглах мартен¬
сита. Они состоят из цементита с небольшим количеством хрома.
Исходное состояние (см. ф. 433/4).
Термообработка: 690° С (ниже ACl) в течение 20 сек, охлаж¬
дение в воде.
435/3. Светлая матрица представляет собой аустенит, который
не распался при нагреве. Светлые иглы — мартенсит, образовав¬
шийся при охлаждении. Темные иглы — мартенсит, распавшийся
на феррит и карбиды.
Термообработка: 830° С в течение 15 мин, охлаждение в воде
(см. ф. 435/1); 210° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе.
Образец — небольшая пластина толщиной 3 мм.
435/4. Мартенситные иглы, образовавшиеся при охлаждении
от 830° С, распались во время отпуска и окрасились в темный
цвет. Светлые участки представляют собой остаточный аустенит
с отдельными, вновь появившимися иглами мартенсита.
Двойная закалка: 850° С в течение 15 мин, охлаждение в воде;
800° С в течение 15 мин; охлаждение в воде. Образец — неболь¬
шая пластина толщиной 3 мм.
435/5. Первичные мартенситные иглы (см. ф. 433/4) и мартен¬
ситные иглы, образующиеся при охлаждении после первого
нагрева (см. ф. 435/1), содержит выделения зернистого карбида.
Светлая матрица — мартенсит и возможно остаточный аустенит.
Термообработка: 1000° С в течение 5 мин, 630° в течение
2 ч, охлаждение на воздухе.
435/6. При высокой температуре аустенизации выделившийся
карбид полностью растворился. При 630° С цементит образовался
93
по границам зерен и в виде параллельных игл внутри зерна.
Матрица представляет собой тонкопластинчатый перлит.
Термообработка: 1000° С в течение 5 мин, 630° С в течение 2 ч,
охлаждение на воздухе; 830° С в течение 15 мин, охлаждение
в воде.
435/7. Сфероидизированные карбиды, особенно крупные на
границах первичных аустенитных зерен. Матрица — мартенсит.
435/8. Реплика. Светлые и темные частицы различного раз¬
мера представляют собой остаточный цементит. Матрица состоит
из тонкоигольчатого мартенсита и остаточного аустенита.
ХРОМОНИКЕЛЕВАЯ СТАЛЬ № 186
Исходное состояние. Квадратный пруток 28 мм. Прочность
после отжига до 627 Мн/м2 (64 кГ/мм2). Твердость 215 HV.
436/1. Продольный шлиф. Грубопластинчатый перлит с изоли¬
рованными частицами цементита.
Термообработка:860°С в течение 20 мин, охлаждение с печью.
Размеры образца 20Х ЮХ 10 мм. Твердость 249 HV.
436/2. Продольный шлиф. Тонкопластинчатый перлит и ди¬
сперсные карбиды.
436/3. Участки тонкопластинчатого перлита с длинными пла¬
стинами цементита и участки грубого перлита с короткими пла¬
стинами цементита. Имеется много частиц цементита, нераство-
рившихся при аустенизации.
Термообработка: 855°С в течение20мин, охлаждение в масле.
Размеры образца 30X10X10 мм. Твердость 763 HV.
436/4. Крупные темные иглы мартенсита, окруженные тонко¬
игольчатым светлым мартенситом.
Термообработка: 855°С в течение 20мин, охлаждение в масле;
200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры образца
30Х ЮХ 10 мм. Твердость 635 HV.
436/5. Структура после отпуска с более грубым строением
и тонкие карбидные выделения, которые еще не выявляются.
Термообработка: 855° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры
образца 30X10X10 мм. Твердость 481 HV.
436/6. Структура после отпуска с видимыми, но еще очень
мелкими частицами цементита.
Сталь № 187.
Термообработка: 1030° С, охлаждение в масле; 670° С в тече¬
ние 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость 264 HV.
436/7. Продольный шлиф. Структура после улучшения; кар¬
биды выявляют границы первичных аустенитных зерен. Видны
отдельные полосы с большим количеством карбидов.
436/8. Небольшие карбидные включения, расположение
которых еще частично определяется исходными иглами мартен¬
сита. Видны крупные карбиды по границам первичных аустенит¬
ных зерен. Небольшое количество карбидов обусловлено более
низким содержанием углерода.
АУСТЕНИТНЫЕ ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ СТАЛИ
Сталь № 188.
Литая структура. Твердость 131 HV.
437/1. Различная травимость аустенита связана с разными
условиями кристаллизации. Короткие темные частицы в зерне
представляют собой 6-феррит. Последняя порция кристаллизую¬
щейся жидкости выявляется по неметаллическим включениям.
Двойники в аустенитных зернах отсутствуют.
437/2. Светлые составляющие в аустените с темными грани¬
цами — это 6-феррит.
Сталь № 189.
Пруток диаметром 15 мм, прокатанный при 1050° С в течение
20 мин и охлажденный на воздухе. Твердость 129 HV.
437/3. Продольный шлиф. Аустенит, содержащий двойники.
Темные пятна представляют собой неметаллические включения.
Термообработка: 1050° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 600° С в течение 100 ч, охлаждение на воздухе. Твер¬
дость 126 HV.
437/4. Карбид Ме23СЙ выделяется в виде мелких частиц по
границам аустенитных зерен, поэтому границы зерен кажутся
темными.
Термообработка: 1050° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 700° С в течение 100 ч, охлаждение на воздухе. Твер¬
дость 126 HV.
437/5. Обильные выделения Сг23Се по границам аустенитных
зерен, а также по границам двойников.
437/6. Только небольшое количество карбида хрома выдели¬
лось на пареллельных двойниковых границах, основное количе¬
ство карбидов чаще образуется на непараллельных границах.
94
437/7. Экстракционная реплика. Сг^:,Су образует треугольные
часто сросшиеся пластины.
437/8. Экстракционная реплика. Очень много карбидов хрома
на границах аустенитных зерен.
Термообработка: 1050° С, в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 7006 С в течение 1500 ч, охлаждение на воздухе. Твер¬
дость 128 HV.
437/9. Более грубые выделения карбидов Сг23Св по границам
зерен. Карбиды выделились также на всех двойниковых границах.
Темные точки представляют собой неметаллические включения.
Сталь № 190.
Литая структура. Твердость 140 HV.
438/1. Микроструктура подобна показанной на микрофото¬
графии 437/2. Матрицей является аустенит, а фаза с темными гра¬
ницами представляет собой 6-феррит. Круглые прямоугольные
кристаллы, которые кажутся розоватыми под микроскопом, —
это нитрид титана, небольшие светло-серые частицы—карбид
титана.
Сталь № 191.
Прокатанный пруток диаметром 18 мм.
Термообработка: 1050° С в течение I ч, охлаждение в воде.
438/2. Аустенит, содержащий двойники и множество частиц
карбидов TiC, которые не растворились в процессе нагрева.
Термообработка: 1050° С в течение 1 ч, охлаждение в воде;
600° С в течение 100 ч, охлаждение на воздухе.
438/3. Микроструктура подобна показанной на предыдущей
микрофотографии, однако по границам аустенитного зерна выяв¬
ляются карбиды Ме23С6. В процессе приготовления шлифа на
поверхности аустенита образовался рельеф.
438/4. Экстракционная реплика. Показана часть границы
зерна, содержащая выделения Ме.23Q в виде тонких пластин.
Видны очень мелкие выделения TiC в зерне аустенита, распо¬
ложенные группами в виде сетки, которая окружает участки,
свободные от выделений. На предыдущей микрофотографии эти
выделения TiC неразличимы.
Термообработка: 1050° С в течение 1 ч, охлаждение в воде;
600° С в течение 1000 ч, охлаждение на воздухе. Твердость 143 ЯК.
438/5. Экстракционная реплика. Частицы Ме23С« частично
распались и образовали тонкие нити TiC и мелкие круглые ча¬
стицы. Предполагается, что они являются началом образования
а-фазы.
Термообработка: 1050° С в течение 1 ч, охлаждение в воде.
Испытания на длительную прочность при 600° С и напряжении
122 Мн/м2 (12,5 кГ/мм2) в течение 11450 ч (477 дней).
438/6. о-фаза в виде больших частиц по границам зерен,
преимущественно на стыке трех зерен. Небольшие точки в зерне
представляют собой многочисленные выделения карбида титана.
Крупные темные частицы — нерастворенные карбиды титана.
Присутствуют также неметаллические включения.
438/7. Экстракционная реплика. Квадратные пластины TiC,
выделившиеся в аустените, располагаются в виде разомкнутых
цепей. Пластины срастаются кромками, что можно заметить
только в цепочках, находящихся в центре. Возможно, цепочки
образуются на дислокационных линиях в аустените.
Сталь № 192.
Термообработка: 1080° С в течение 20 мин, охлаждение в воде;
600° С в течение 100 ч, охлаждение на воздухе.
439/1. Экстракционная реплика. Матрица представляет собой
аустенит с участками различной травимости. В темных участках
видны очень мелкие частицы TiC, образовавшиеся первыми.
Крупные частицы образуют преимущественно цепочки.
Термообработка: 1080° С в течение 20 мин, охлаждение в воде.
Испытание на длительную прочность при 600° С и напряжении
176 Мн/м2 (18 кГ/мм2) в течение 688 ч.
439/2. Экстракционная реплика. Мелкие выделения TiC встре¬
чаются только внутри темных аустенитных участков в виде цепо¬
чек.
Сталь № 193.
Термообработка: 1100° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе.
439/3. Электронная трансмиссионная микрофотография тон¬
кой фольги, полученной электрополировкой. Аустенит содержит
двойники. Светлые и темные участки появились вследствие
интерференционного контраста. Тонкие линии представляют со¬
бой дислокации.
Сталь № 192.
Термообработка: 1080° С в течение 20 мин, охлаждение в воде.
Испытание на длительную прочность при 600° С и напряжении
147 Мн/м2 (15 кГ/мм2) в течение 2184 ч.
439/4. Экстракционная реплика. Цепочки состоят из отдель¬
ных частиц TiC и выявляются в том случае, если лежат почти
параллельно плоскости шлифа.
Термообработка: 1080° С в течение 20мин, охлаждение в воде.
Испытание на длительную прочность при 650° С и напряжении
1]8 Мн/м2 (12 кГ/мм2) в течение 1570 ч. Образец разрушился.
439/5. Экстракционная реплика. По сравнению с микрофото¬
графией 439/2 цепочки карбидов содержат частицы другой формы:
плоские и часто шестигранные. В перпендикулярном сечении
эти частицы имеют вид мелких коротких стержней. Кроме того,
встречаются длинные нитевидные частицы, растущие от цепочек.
Термообработка: 1080° С в течение 20 мин, охлаждение в воде.
Испытание на длительную прочность при 650° С и напряжении
88 Мн/м2 (9 кГ/мм2) в течение 5404 ч. Образец разрушился.
439/6. Экстракционная реплика. Нитевидные частицы, про¬
растающие от цепочек TiC.
439/7. Экстракционная реплика. Скопления кристаллов,
представленные на микрофотографии 439/6, располагаются в виде
сетки.
Термообработка: 1080° С в течение 20 мин, охлаждение в воде.
Испытание на длительную прочность при 600° С и напряжении
122 Мн/м2 (12,5 кГ/мм2) в течение 12796 ч (533 суток, 4 ч). Обра¬
зец разрушился.
440/1. По границам аустенитных зерен видны светлые уча
стки неправильной формы, в которых встречаются мелкие ча¬
стицы о-фазы. Показаны зародыши трещин (темные).
440/2. Экстракционная реплика. Светлая составляющая по
границам аустенитного зерна свободна от выделений. В аустенит¬
ном зерне имеются выделения TiC, которые образуют цепочки,
особенно вблизи границ зерна.
Сталь № 194.
Термообработка: 1100° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Исходное состояние. Твердость 150 HV.
440/3. Аустенит, содержащий немного крупных и множество
мелких неравномерно распределенных частиц NbC. Они распола¬
гаются в виде параллельных рядов, которые следуют контурам
двойников исходного очень крупного зерна аустенита.
440/4. Экстракционная реплика. Аустенит, содержащий двой¬
ники и неравномерно распределенные частицы NbC. Границы
аустенитных зерен свободны от выделений. Тонкая структура
аустенита слабо различима.
440/5. Экстракционная реплика. Аустенит, состоящий из
светлых гладких участков, которые пересекаются более темными
участками с очень тонкими выделениями. Черные частицы пред¬
ставляют собой карбиды МеС.
Термообработка: 1100° С в течение 20 мин, охлаждение в воде;
600° С в течение 100 ч (41 суток, 16 ч), охлаждение на воздухе.
Твердость 163 HV.
440/6. По границам зерна аустенита образовались выделения
Ме23С6; Форма карбидов неразличима.
440/7. Экстракционная реплика. Показана часть границы
аустенитного зерна, на которой выделились отдельные частицы
карбидов Me23Св. Темные частицы внутри аустенита представляют
собой остаточные карбиды NbC.
440/8. Экстракционная реплика. Очень часто Ме23Св образует
треугольные пластинки. Мелкие частицы NbC, встречающиеся
в аустените, расположены в виде цепочек.
Термообработка: 1100° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 600° С в течение 1000 ч, охлаждение на воздухе. Твер¬
дость 198 HV. Контрольный образец к обработке, представленной
на микрофотографиях 440/6—8.
441/1. Экстракционная реплика. Тонкие пленки пересекаю¬
щихся карбидов ниобия, образующихся по границам аустенитных
зерен и на непараллельных границах двойников. Пленки могут
иметь вид узких лент, если границы зерен пересекаются под ко¬
сым углом к плоскости шлифа. В этих пленках имеются крупные
частицы карбида хрома.
441/2. Экстракционная реплика. Пленка карбида ниобия,
пересеченная под косым углом и содержащая относительно
крупные частицы Ме23С6. Круглые частицы представляют со¬
бой NbC.
441/3. Электролитически выделенная пленка зернограничного
карбида ниобия с крупными включениями Ме23Св внутри и мел¬
кими по краям (771.
Термообработка: 1100° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Испытание на длительную прочность при 600° С и напря¬
жении 196 Мн/м2 (20 кГ/мм2) в течение 4972 ч (~207 суток).
Твердость 161 HV.
441/4. Границы зерен более четкие, чем на микрофотографиях
440/3 и 4, так как на них образовались выделения. Выделения
карбида ниобия внутри зерен, по-видимому, крупнее. Мельчай¬
шие выделения карбида ниобия не видимы.
441/5. Травление в пикриновой кислоте с добавками соляной
кислоты [3.3]. Границы аустенитного зерна в исходном состоянии
не протравливаются этим раствором (см. ф. 440/3), однако они
четко выявляются после выделения на них Ме23Св.
441/6. Экстракционная реплика. Стержнеобразные частицы
выделяются на карбидах ниобия, не растворившихся при аусте¬
низации. Эти стержни, возможно, представляют собой о-фазу.
Мелкие квадратные выделения — карбид ниобия.
Термообработка: 1100° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Испытание на длительную прочность при 600° С и на¬
пряжении 118 Мн/м2 (12 кГ/мм2) в течение 32342 ч (—4 лет).
Относительное удлинение 1,7 °/0, относительное сужение попе¬
речного сечения 2%.
442/1. Аустенитные зерна и границы зерен с большим количе¬
ством выделений.
442/2. Травление пикриновой кислотой с добавлением соля¬
ной кислоты [3.3]. Травятся карбиды Ме23Св, поэтому, хотя
само аустенитное зерно не травится, выявляются границы зерен.
442/3. Электролитическое травление в 10%-ном растворе аце¬
тата свинца [44.2] при напряжении 2 ев течение 40сек. Серо-голу¬
бой аустенит и коричневые включения о-фазы (здесь темного
цвета). Карбид ниобия не окрашивается. Карбиды хрома из-за
очень маленького размера не выявляются.
442/4. Электролитическое травление в аммиаке, разбавлен¬
ном I : 10 [40], при напряжении 1,5 в в течение 10 сек. Протрав¬
ливается только карбид хрома Ме23С8. Ни о-фаза, ни карбид нио¬
бия не травятся.
442/5. Экстракционная реплика. По границам зерен видны
длинные ветвистые выделения, внутри зерен — отдельные группы
сросшихся вместе частиц.
442/6. Экстракционная реплика. Некоторое количество лен¬
точных выделений, которые растут вместе, подобно группам на
предыдущей микрофотографии. Соединяются они в центре. На
ранней стадии распада, которая показана на микрофотографии
441/6, выделение начинается на карбидах ниобия. Отдельные лен¬
точные выделения, возможно, состоят из or-фазы. Небольшое
количество этих частиц окрасилось, что показано на микрофото¬
графии 442/3.
Термообработка: 1120° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Испытание на длительную прочность при 700° С и напря¬
жении 48 Мн/м2 (4,9 кГ/мм2) в течение 37085 ч (~4 лет). Образец
не разрушился. Относительное удлинение 2,19%; относительное
сужение поперечного сечения 1,16%.
442/7. Очень крупные выделения о-фазы в аустенитном зерне
и по границам зерен наряду с мелкими частицами карбида ниобия.
По границам зерен видны мелкие карбиды хрома.
442/8. Травление в пикриновой кислоте с добавлением соля¬
ной кислоты [3.3]. Благодаря большому количеству выделений
a-фазы содержание хрома в аустените понизилось, поэтому струк¬
тура протравливается данным раствором (см. ф. 441/5 и 442/2).
443/1. Электролитическое травление в 10%-ном растворе
ацетата свинца (44.2) при напряжении 2 в в течение 40 сек. Аусте¬
нит серо-голубой, как на микрофотографии 442/3. Крупные выде¬
ления о-фазы коричневого цвета (здесь темные). Светлые слабовы-
являющиеся частицы представляют собой карбиды хрома Ме^Св.
Мелкие карбиды ниобия не видны.
443/2. Электролитическое травление в аммиаке, разбавлен¬
ном 1 : 10 [40], при напряжении 1,5 в в течение 10 сек. Протрав¬
ливаются только карбиды хрома, которые располагаются по
границам зерен, о-фаза не травится, но слегка окрашивается и
образует рельеф, и поэтому становится заметной.
Сталь № 193.
Термообработка: 1100° С и течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Испытание на длительную прочность при 600° С и напря¬
жении 306 Мн/м2 (31,3 кГ/мм1) в течение 142 ч. Относительное
удлинение при разрушении 14,5%; относительное сужение попе¬
речного сечения 16,4% Твердость 160 HV.
443/3. Экстракционная реплика. Крупные прямоугольные
карбиды ниобия. В темных участках аустенитной матрицы очень
мелкие частицы карбида ниобия (см. ф. 440/5).
Термообработка: 1100° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Испытание на длительную прочность при 600° С и напря¬
жении 48 Мн/м2 (10 кГ/мм2) в течение 5902 ч. Относительное удли¬
нение 0,22%.
443/4. Экстракционная реплика. Цепочки прямоугольных
карбидов ниобия, лежащих внутри темных участков аустенита
(см. ф. 439/2, 3).
Термообработка: 1100° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Испытание на длительную прочность при 600° С и напря¬
жении 122 Мн/м2 (12,5 кГ/мм2) в течение 49142 ч (6 лет). Относи¬
тельное удлинение 1,6%; относительное сужение поперечного
сечения 1,8%.
443/5. Выделения в аустените. По границам зерен мелкие
частицы карбида хрома Ме29Св и крупные частицы о-фазы.
95
Очень крупные светлые частицы представляют собой карбид
ниобия.
443/6. Реплика, a-фаза протравилась и выглядит как темная
составляющая в месте стыка трех аустенитных зерен. Карбидам
хрома на границах зерен и небольшому количеству карбидов
ниобия в аустените соответствуют белые непротравленные ча¬
стицы. Мелкие выделения частично экстрагируются в реплику.
443/7. Экстракционная реплика. Границы аустенитных зерен
с выделениями карбидов хрома. Выделения встречаются также
в аустенитном зерне и по границам двойников; по форме и дисперс¬
ности выделения отличаются от показанных на микрофотогра¬
фии 443/4. В различных сечениях они имеют вид либо длинных
нитей, либо групп зерен.
443/8. Экстракционная реплика. При большом увеличении
мелкие выделения, показанные на предыдущей микрофотографии,
выявляются как вытянутые группы, которые состоят из множе¬
ства частиц, растущих вместе из одного центра. В верхней части
микрофотографии эти частицы в поперечном сечении имеют вид
зерен.
АУСТЕНИТО-ФЕРРИТНАЯ
ХРОМОНИКЕЛЕКРЕМНИСТАЯ СТАЛЬ № 195
Термообработка: 1050° С в течение 20 мин, охлаждение в воде.
Твердость 221 HV.
444/1. Продольный шлиф. Матрица состоит из грубых зерен
феррита с четко выявленными границами. Вытянутая составляю¬
щая в микроструктуре представляет собой аустенит. Частицы —
это карбид хрома Сг23Св.
444/2. Продольный шлиф. Феррит слегка окрашен. Аустенит
светлый и содержит мелкие зерна феррита. Частицы с темной кай¬
мой представляют собой карбиды хрома Ме2зСе- Они распола¬
гаются преимущественно на границах между аустенитом и фер¬
ритом.
АУСТЕНИТНАЯ
ХРОМОНИКЕЛЕКРЕМНИСТАЯ СТАЛЬ № 196
Пруток диаметром 8 мм. Термообработка: 1050° С, охлажде¬
ние в воде. Твердость 162 HV.
444/3. Аустенит, содержащий частицы карбида /Ие23Св, кото¬
рые при горячей пластической деформации располагаются в виде
полос. Небольшое количество неметаллических включений.
444/4. Реплика с экстракцией. Включения карбида хрома,
который выявляется в виде мелких зерен на предыдущей микро¬
фотографии, представляют собой прямоугольные кристаллы.
Светлые пятна около этих карбидов — пустоты в реплике, обра¬
зовавшиеся, вероятно, из-за карбидов.
НИКЕЛЕВЫЕ СТАЛИ
Сталь № 197.
Пруток диаметром 200 мм. Нормализация при 860° С, охла¬
ждение на воздухе.
444/5. Продольный шлиф. В 10 мм от поверхности твердость
равна 225 HV. Микроструктура представляет собой смесь фер¬
рита, перлита, бейнита и мартенсита.
444/6. Травление реактивом Оберхоффера [16]. Более
сильно протравились участки, обедненные никелем. Они выгля¬
дят как темные пятна внутри непротравленных участков, обога¬
щенных никелем.
444/7. Продольный шлиф. По центру прутка твердость со¬
ставляет 203 HV. Очень полосчатая структура с широкими по¬
лосами из феррита, перлита и небольшого количества бейнита,
и полосами, состоящими главным образом из бейнита, мартен¬
сита и неметаллических включений.
444/8, а. Протравлено в [1.1], б. Протравлено в [16]. Менее
протравились раствором [16] полосы, обогащенные никелем и
содержащие неметаллические включения. Темные полосы обед¬
нены никелем.
445/1. Продольный шлиф. В левой части микрофотографии
показана зона, обедненная никелем, которая содержит феррит,
перлит, бейнит и некоторое количество мартенсита. В правой
части микрофотографии — зона, обогащенная никелем, состоя¬
щая из бейнита, большого количества мартенситных областей
и небольшого количества перлита.
445/2. Поперечный шлиф сердцевины образца. Области, обо¬
гащенные никелем, распределены неравномерно на фоне обед¬
ненной никелем матрицы.
Термообработка: 850° С в течение 15 мин, охлаждение в воде,
630° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры образца
20X15X15 мм. Твердость 254 HV.
96
445/3,а. Продольный шлиф, проходящий по центру прутка.
Структура после закалки и отпуска. Полосы, обедненные никелем,
травятся сильнее, чем полосы, богатые никелем и неметалличе¬
скими включениями.
445/3,6. Травление в реактиве Оберхоффера [16]. Травятся
только области с низким содержанием легирующих элементов.
445/4. Продольный шлиф. Структура после закалки и от¬
пуска. Аустенитное зерно шестого—восьмого балла. Игольчатый
феррит имеет структуру, аналогичную структуре игольчатого
мартенсита.
Сталь № 198.
Кованый пруток диаметром 30 мм. Твердость 187 HV.
445/5. Продольный шлиф. Грубая видманштеттова струк¬
тура с игольчатым ферритом и областями полигонального пер¬
лита.
445/6. Феррит и перлит, цементитные пластины которого
расположены более плотно у краев перлитных областей. Цемен¬
титные выделения имеются и на границах ферритных зерен.
Термообработка, 820° С в течение 20 мин, охлаждение в воде;
600° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец диаметром
30 мм, толщиной 10 мм. Твердость 224 HV.
445/7. Продольный шлиф. Структура после закалки и от¬
пуска. Области, обогащенные никелем и неметаллическими вклю¬
чениями, травятся слабее, чем остальная структура.
445/8. Структура после закалки и отпуска вне областей, обо¬
гащенных никелем. Феррит имеет игольчатое строение и содер¬
жит цементитные частицы, которые часто расположены цепоч¬
ками.
Сталь № 199.
Исходное состояние после нормализации при 850° С в те¬
чение 30 мин и охлаждения на воздухе. Твердость 248 HV.
446/1,а. Продольный шлиф. Полосы, содержащие феррит и
перлит с мартенситными областями и без них.
446/1,6. Травление в реактиве Оберхоффера [16]. Полосча¬
тая структура. Темные полосы обеднены легирующими элемен¬
тами. Эти полосы соответствуют полосам без мартенсита на пре¬
дыдущей микрофотографии. Светлые полосы обогащены леги¬
рующими элементами и соответствуют полосам с мартенситными
областями.
446/2. Продольный шлиф. Полосы, обогащенные никелем
с мартенситными областями, резко выделяются на фоне перлит¬
ных областей без мартенсита. Иглы бейнитного феррита встре¬
чаются редко.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, 575° С в течение
10 800 сек (—3 ч), охлаждение в воде.
446/3. Слева на микрофотографии показана область, в кото¬
рой превращение не завершено из-за ликвации легирующих эл -
ментов. В области справа произошло почти полное превращение.
446/4. Ферритные зерна с неравномерно распределенными
областями остаточного аустенита, которые превратились в мар¬
тенсит и травятся слабо. В некоторых местах образовались от¬
дельные кристаллы цементита, из которых затем формируется
вырожденный перлит.
446/5. Травление в азотной кислоте [1.1] и пикрате натрия.
Цементитные зерна окрашиваются в черный цвет, поэтому можно
хорошо видеть, что они образуются на границах феррита и мар¬
тенсита.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, 575° С в течение
1 143 000 сек (~13 дней), охлаждение в воде. Твердость 170 HV.
446/6. Продольный шлиф. Феррит содержит дисперсные вы¬
деления цементита и более крупные включения графита, который
образовался в результате длительной выдержки при 575° С.
446/7. Зернистый перлит с графитными включениями. В по¬
ляризованном свете при скрещенных николях видно, что неко¬
торые графитные включения состоят из множества маленьких
кристаллов.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, 400° С в течение
600 сек, охлаждение в воде. Твердость 313 HV.
446/8. Бейнит. Цементит имеет форму глобулей, а также
стержней, ориентация которых различна в разных зернах.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 58 000 сек (16 ч) до 500° С. Твердость 208 HV.
447/1. Вырожденный перлит. Области с грубопластинчатым
перлитом встречаются крайне редко. Основная масса цементита
выделяется на границах ферритного зерна.
447/2. Области, в которых содержится пластинчатый перлит.
На границах ферритного зерна находятся широкие пластины це¬
ментита; между ними имеются области остаточного аустенита
(мартенсита).
447/3. Травление в азотной кислоте [11], пикрате натрия
[33.1]. Темный цементит довольно часто располагается вокруг
аустенитных или мартенситных областей.
447/4. Реплика. Одни зерна феррита светлее других. Неко¬
торые зерна разделены светлыми границами. Часто цементит
находится на границах ферритного зерна. Перлитные области
содержат изолированные, прямые пластины цементита. Очень
часто граница между доэвтектоидным ферритом и перлитом не
выявляется.
447/5. Реплика. При большом увеличении видно, что ма¬
ленькие области остаточного аустенита, которые превратились
в мартенсит, окружены цементитом.
Термообработка: 850° С в течение 10 мин, охлаждение в те¬
чение 940 сек до 500° С. Твердость 256 HV.
447/6. Феррит и частично вырожденный грубопластинчатый
перлит. Перлитные области перемешаны с ферритом, а цементит-
ные пластины распределены очень неравномерно. Цементитные
выделения встречаются на границах ферритного зерна. Имеются
также области остаточного аустенита.
Термообработка: 850° С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
570° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец диаметром
30 мм, толщиной 10 мм. Твердость 278 HV.
447/7. Структура после закалки и отпуска. Все еще наблю¬
дается игольчатое строение, обусловленное наличием мартенсита.
Цементитные выделения крупнее на границах игл, чем внутри.
Сталь № 200.
Термообработка: 900° С в течение 90 мин, охлаждение на
воздухе. Размеры образца 15Х 10Х 10 мм. Твердость 358 HV.
448/1. Грубозернистый мартенсит.
Термообработка: 900° С в течение 90 мин, охлаждение на
воздухе. 790° С в течение 30 мин, охлаждение в воде. Размер
образца 15Х 10Х 10 мм. Твердость 372 HV.
448/2. Более мелкозернистый мартенсит, чем на предыдущей
микрофотографии.
Термообработка: 900° С в течение 90 мин, охлаждение на
воздухе: 790° С в течение 30 мин, охлаждение в воде; 500° С в те¬
чение 120 мин, охлаждение на воздухе. Размеры образца 15Х
X 10Х 10 мм. Твердость 284 HV. Количество аустенита > 1%.
Ударная вязкость при —196° С 190 кдж/м2 (1,9 кГм/см2).
448/3. Структура после закалки и отпуска. Форма феррит¬
ных зерен все еще определяется исходной игольчатой структу¬
рой мартенсита. Мелкие цементитные частицы выделяются в ос¬
новном на границах ферритных игл и первичного зерна аустенита.
448/4. Экстракционная реплика. Границы исходных мартен¬
ситных игл заметны благодаря цементитным выделениям. Свет¬
лые области являются участками вновь образовавшегося аусте¬
нита.
Термообработка: 900° С в течение 90 мин, охлаждение на
воздухе; 790° С в течение 30 мин, охлаждение в воде; 565° С
в течение 120 мин, охлаждение на воздухе. Размеры образца
15Х 10Х 10 мм. Твердость 270 HV. Количество аустенита 1—2%.
Ударная вязкость при —196° С 660 кдж/м2 (6,6 кГм/см2).
448/5. Структура после закалки и отпуска. Цементитные
частицы выделяются на границах первичных игл мартенсита и
первичных зерен аустенита.
448/6. Экстракционная реплика. Наряду с мелкими части¬
цами встречаются более крупные выделения цементита на гра¬
ницах первичного зерна аустенита и первичных игл мартенсита.
Количество светлых областей вновь образовавшихсся аустенита
возросло по сравнению с микрофотографией 448/4.
Термообработка: 900° С в течение 90 мин, охлаждение на
воздухе; 790° С в течение 30 мин, охлаждение в воде; 600° С
в течение 120 мин, охлаждение на воздухе. Размеры образца
15Х 10Х 10 мм. Твердость 260 HV. Количество аустенита—10%.
Ударная вязкость при —196° С 115 кдж/м2 (11,5 кГм/см2).
448/7. Феррит с аустенитными зернами и пластинами, ко¬
торые образовались при 600° С. Общий вид структуры подобен
мартенситу, так как аустенит образовался из цементита, выде¬
лившегося на границах первичных игл мартенсита.
448/8. Реплика с экстракцией. Структура состоит из феррит¬
ной матрицы, темных частиц цементита и светлых областей
аустенита, количество которых возросло по сравнению с микро¬
фотографиями 448/4 и 6. Количество цементита при этом умень¬
шилось.
НИКЕЛЬХРОМОМОЛИБДЕНОВАЯ СТАЛЬ № 201
Исходное состояние. Кованый пруток диаметром 40 мм.
Твердость 251 НV.
449/1. Продольный шлиф. Полосчатая структура. Узкие
полосы состоят из феррита и перлита, а более широкие — из
феррита и бейнита.
449/2. Тонкопластинчатый перлит образуется вблизи границ
аустенитного зерна. Остальная структура состоит из крупнозер¬
нистого бейнита.
13 Металлография железа, том II
Исходное состояние образца, представленного на микрофо¬
тографиях 449/1,2.
Термообработка: 675° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе.
Твердость 230 HV.
449/3. Продольный шлиф. В результате отжига цементитные
частицы стали сферическими и структуры перлита и бейнита —
неразличимыми.
449/4. Карбиды как перлита, так и бейнита округлились.
Термообработка: 830° С в течение 20 мин, охлаждение в воде.
Образец даметром 30 мм и толщиной 8 мм. Твердость 707 HV.
449/5. Продольный шлиф. Темный цвет некоторых мартен¬
ситных игл в областях, обедненных легирующими элементами,
обусловлен распадом в связи с более высоким значением Л4Н.
449/6. Первыми образовались наиболее крупные иглы мар¬
тенсита, они в дальнейшем распались. Травятся они сильнее,
чем иглы, которые появились позднее.
Термообработка: 830° С в течение 20 мин, охлаждение в воде;
600° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец диаметром
30 мм, толщиной 8 мм. Твердость 356 HV.
449/7. Продольный шлиф. Структура после закалки и от¬
пуска. Полосы, обогащенные легирующими элементами, тра¬
вятся слабее, чем полосы с небольшим количеством легирующих
элементов.
449/8. Структура после закалки и отпуска. Все еще наблю¬
дается игольчатость структуры, обусловленная наличием мар¬
тенсита. Цементитные выделения имеют вид темных пятен. Вну¬
три игл они мельче, чем на границах. Выделения цементита встре¬
чаются также на границах первичного зерна аустенита.
НИКЕЛЬХРОМОМОЛИБДЕНОВАЯ СТАЛЬ № 202
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 667° С в течение
17 000 сек (~5 ч), охлаждение в воде. Твердость 218 HV.
450/1. Поперечный шлиф. 30% феррита и 70% перлита. Груп¬
пы ферритных зерен окружены перлитом. На продольном шлифе
видны полосы, богатые либо перлитом, либо ферритом.
450/2. Карбидные частицы, выделившиеся на границах фер¬
ритного зерна. Перлитные колонии имеют небольшие размеры.
Отдельные пластины и зерна цементита хорошо видны.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 590° С в течение
70 000 сек (19 ч), охлаждение в воде. Твердость 530 HV.
450/3. При 590° С превращение задерживается и протекает
очень медленно, так что даже после выдержки в течение 19 ч
остается очень много непревращенного аустенита, который при
закалке переходит в мартенсит. Выделение доэвтектоидного
феррита подавляется, а перлит, который образуется на границах
аустенитного зерна, имеет необычную структуру.
450/4. Реплика. Перлит с неоднородной структурой, со¬
стоящей из феррита (темные области) и карбидов (маленькие
светлые пятна) в мартенситной матрице. Мартенсит и феррит
разделены светлой прослойкой, которая, по-видимому, обогащена
углеродом. Вполне возможно, что прослойка состоит из стабили¬
зированного остаточного аустенита.
450/5. Экстракционная реплика. Перлитные карбиды прояв¬
ляются в виде темных, перфорированных пластин, которые рас¬
положены параллельно плоскости шлифа. В другом положении
эти карбиды могут иметь сферическую форму. Структура карби¬
дов соответствует Ме2зС6.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 413° С в течение
5500 сек (~1,5 ч), охлаждение в воде. Твердость 450 HV.
450/6. Бейнит и мартенсит. Превращение начинается после
10-сек выдержки, однако через 1,5 ч еще не завершается. Цемен¬
титные пластины настолько большие, что видны при данном уве¬
личении.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, 314° С в течение
2100 сек, охлаждение в воде. Твердость 503 HV.
450/7. Превращение начинается с образования мартенсита,
так как Мн = 350° С, и заканчивается в бейнитной области. При
этом в мартенсите происходит распад и его невозможно отличить
от бейнита. В оптическом микроскопе видны только наиболее
крупные цементитные выделения.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 6700 сек (~19 ч) до 500° С. Твердость 219 HV.
450/8. Поперечный шлиф. 50% феррита и 50% перлита.
Структура, аналогичная показанной на микрофотографии 450/1.
Ферритные зерна образуют отдельные группы. Некоторые тонкие
ферритны зерна окружены перлитом.
451/1. Более тонкопластинчатый перлит, чем на микрофо¬
тографии 450/2. На границах ферритного зерна видны карбидные
выделения.
97
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 34 000 сек (—9 н) до 500° С. Твердость 264 Н V.
451/2.30% феррита и 30% перлита, остальное бейнит. Из-за
ликвации структура состоит из областей феррита и бейнита,
чередующихся с феррито-перлитными областями.
451/3. Травление в реактиве Мураками [38.2] при 50° С
в течение 3 мин. Пластины и зерна перлитных карбидов травятся,
а бейнитные карбиды остаются без изменений. Различный харак¬
тер травления карбидов обусловлен различными типами кар¬
бидных фаз. Перлитные карбиды состоят из Ме-13С6, как и на
микрофотографии 450/5.
451/4. Травление в пикрате натрия [33.1] при 50° С в те¬
чение 30 мин. Стержнеобразные карбиды бейнита темнеют после
травления. Это значит, что они состоят из цементита с низким со¬
держанием хрома. Перлитные карбиды Ме23Сс не травятся (см.
ф. 451/3).
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в тече¬
ние 7000 сек до 500° С. Твердость 374 HV.
451/5. Около 15% изолированных ферритных областей
с некоторым количеством перлита и 75% бейнита с небольшим
количеством мартенсита. Границы первичного зерна аустенита
все еще выявляются.
Термообработка: 850° С в течение 5 мин, охлаждение в те¬
чение 280 сек до 500° С. Твердость 481 HV.
451/6. Крупнозернистый бейнит с цементитными частицами,
которые хорошо видны наряду с более мелкозернистыми бей-
нитом. Превращение заканчивается образованием мартенсита
приблизительно при 300° С.
Термообработка: 870° С в течение 30 мин, охлаждение на
воздухе в течение —300 сек до 500° С. Твердость 430 И V.
451/7. Смесь бейнита с мартенситом.
451/8. Бейнит с более крупными цементитными выделениями
легко отличить от мартенсита. Структура подобна показанной на
микрофотографии 451/6. Такая структура часто бывает в сердце-
вине больших кованых изделий после закалки их в масле или
в воде.
Термообработка: 850° С в течение 30 мин, охлаждение в воде.
Пластина толщиной 3 мм. Твердость 619 HV.
452/1. Продольный шлиф. Мартенсит. В середине верхней
части микрофотографии видны круглые неметаллические вклю¬
чения в области, которая содержит только несколько темных игл
мартенсита.
452/2. Мартенсит, в котором наряду с большими темными
мартенситными иглами, которые, по-видимому, образовались
первыми, видны более светлые иглы мартенсита.
Термообработка: 850° С в течение 30 мин, охлаждение в воде;
550° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Пластина толщиной
3 мм. Твердость 361 HV.
452/3. Структура закаленной и отпущенной стали, в которой
сохранилась исходная игольчатость мартенсита.
452/4. Структура закаленной и отпущенной стали. Большие
первичные иглы мартенсита выявляются благодаря отсутствию
в них выделений. Цементитные частицы видны на границах этих
игл, а также на границах первичного зерна аустенита.
452/5. Экстракционная реплика. При большом увеличении
в больших мартенситных иглах наблюдаются мелкие выделения,
а на границах мартенситных игл — крупные цементитные ча¬
стицы.
Термообработка: 870° С в течение 30 мин, охлаждение на
воздухе в течение —300 сек до 500° С (см. ф. 451/7,8); 550° С в те¬
чение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость 357 HV.
452/6. Структура после отпуска. Отличается от структуры,
полученной после закалки в воде и отпуска при той же темпера¬
туре (см. ф. 452/3). Иглы более длинные и широкие; короткие
светлые иглы не видны.
452/7. Цементитные частицы встречаются только в тех обла¬
стях, в которых до отпуска находился бейнит, и отсутствуют
в областях с исходной мартенситнй структурной.
452/8. Экстракционная реплика. Мелкодисперсные выде¬
ления находятся в областях с исходной мартенситной структурой,
а более крупные выделения — в областях, которые были бейнит-
ными. Карбиды состоят из цементита.
НИКЕЛЬХРОМОМОЛИБДЕНОВАЯ СТАЛЬ № 203
Исходное состояние. Квадратные прутки размером 20Х 20 мм
после отжига на зернистый перлит. Твердость 236 HV.
453/1, а. Продольный шлиф после травления в реактиве
[1.1]. Однородная структура без полос.
453/1, б. Продольный шлиф после травления в реактиве
Оберхоффера [16]. Выявляется полосчатость структуры. Темные
полосы содержат меньше легирующих элементов, чем светлые.
453/2. Смесь зернистого перлита и бейнита с игольчатым фер¬
ритом. Карбиды бейнита тоже имеют сферическую форму.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 625° С и течение
86 800 сск (—-24 ч), охлаждение в воде.
453/3. Несмотря на продолжительную выдержку, перлитное
превращение не завершено. В перлите находятся сферические
карбиды. В структуре встречаются также мартенситные области
и остаточные карбиды.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 625° С в течение
35 000 сек (—97 ч), охлаждение в воде. Твердость 207 HV.
453/4. Превращение почти полностью завершено. Структура
состоит из вырожденного перлита, который образовался в ре¬
зультате выделения перлитного карбида на остаточных карбидах
в аустенитной матрице. Цементитные пластины встречаются редко.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 403° С в течение
15 000 сек (—4 ч), охлаждение в воде.
453/5. Неполное превращение в бейнитной области. Струк¬
тура состоит из бейнита и мартенсита.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 316° С в течение
9500 сек (—3 ч), охлаждение в воде. Твердость 478 HV.
453/6. Бейнит с очень мелкодисперсными выделениями. Не¬
которое количество остаточного аустенита или мартенсита.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, 245° С в течение
16 000 сек (—4,5 ч) охлаждение в воде. Твердость 551 HV.
453/7. Температура превращения находится ниже М(1 и
структура состоит из отпущенного мартенсита и бейнита, в ко¬
тором выделения крупнее, чем в мартенсите.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 195 000 сек (—54 ч) до 500° С. Твердость 255 HV.
453/8. Несмотря на очень малую скорость охлаждения,
перлитное превращение не завершено. Часть перлита выро¬
ждается в зернистый перлит, однако перлитные области, которые
образовались последними, являются пластинчатыми. В струк¬
туре имеется некоторое количество мартенситных и бейнитных
областей.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 94 000 сек (—26 ч) до 500° С. Твердость 399 HV.
454/1. Перлит с плотно расположенными карбидными ча¬
стицами и бейнит с более редкими цементитными стержнями.
454/2. Травление в реактиве Мураками [38.2] при 50° С
в течение 15 мин. Перлитный цементит темнеет, в то время как
карбиды бейнита травятся только слегка.
454/3. Травление в пикрате натрия [33.1] при 50° С в те¬
чение 15 мин. Темные карбиды являются цементитом бейнита.
Перлитные карбиды, обогащенные хромом, расположены в более
светлых областях.
Термообработка: 860° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 3200 сек до 500° С. Твердость 631 HV.
454/4. Поперечный шлиф. Структура состоит в основном
из мартенсита, только иногда встречаются области бейнита как
с грубой, так и с более тонкой структурой.
454/5, а. Поперечный шлиф после травления в реактиве [1.1 ]
Темные области соответствуют бейниту, а светлые — мартенситу.
454/5, б. Та же структура, что и на предыдущей микрофо¬
тографии, после травления в реактиве Оберхоффера [16]. Темные
бейнитные области микрофотографии 454/5, а травятся в темный
цвет и, следовательно, обеднены легирующими элементами.
Мартенсит встречается в светлых областях с высоким содержа¬
нием легирующих элементов.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение в масле.
Размеры образца 20X10X10 мм. Твердость 673 HV.
454/6. Продольный шлиф. Мелкозернистый мартенсит с тем¬
ными иглами.
454/7. Темные иглы распавшегося мартенсита на фоне более
светлых нераспавшихся игл. Остаточные карбиды встречаются
в виде маленьких зерен.
454/8. Реплика. По границам первичного зерна аустенита
видна светлая сетка, которая травится менее глубоко, чем ма¬
трица. В некоторых мартенситных иглах имеются выделения
в виде стержней. Маленькие светлые частицы являются остаточ¬
ными карбидами, а крупные светлые частицы — неметалличе¬
скими включениями. Образец содержит 5—10% остаточного
аустенита.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение в масле,
200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры образца
20X10X10 мм. Твердость 562 HV.
455/1. Продольный шлиф. Структура после отпуска со слабо
выраженной полосчатостью. Несколько темных первичных игл
мартенсита выделяются на более светлом фоне.
455/2. Очень слабая шероховатость указывает на выделение
мелкодисперсных карбидов. В некоторых местах выявляются
границы первичного зерна аустенита.
455/3. Реплика. Первичные зерна в аустените окружены
светлой сеткой (см. ф. 454/8). В некоторых иглах имеются мелко¬
дисперсные выделения в виде коротких светлых стержней. Эго
иглы, которые на микрофотографиях 455/1 и 2 окрашены в чер¬
ный цвет. В других иглах светлые стержни встречаются реже.
Образец содержит 5—10% остаточного аустенита.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры образца
20X10X10 мм. Твердость 466 HV.
455/4. Продольный шлиф. Структура после закалки и от¬
пуска. В отличие от микрофотографии 455/1, на фоне темной
матрицы выделяются несколько светлых игл. В результате лик¬
вации в процессе затвердевания образовались области с неметал¬
лическими включениями. Эти области травятся слабо.
455/5. Цементитные выделения имеют вид маленьких тем¬
ных частиц. Возможно, что эти выделения отсутствуют в светлых
иглах.
455/6. Реплика. Карбидные выделения крупнее, чем на мик¬
рофотографии 455/3 и имеют форму гранул или стержней. На
границах аустенитного зерна, которые на микрофотографии
455/3 образуют светлую сетку, наблюдается небольшое количе¬
ство карбидных выделений. Остаточный аустенит отсутст¬
вует.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 455/1—3).
456/1. Экстракционная реплика. Маленькие темные частицы
е-карбида расположены в соответствии с исходным расположе¬
нием мартенситных игл. Свободная от выделений светлая сетка
соответствует светлой сетке на микрофотографии 455/1,3.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение в масле.
400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 455/4—6).
456/2. Экстракционная реплика. Выделения карбида круп¬
нее, чем на предыдущей микрофотографии, и состоят из цемен¬
тита. Выделения имеют различные формы и образуют удлиненные
скопления. Сетка на границах первичного зерна аустенита рас¬
падается с выделением крупных карбидных частиц.
Термообработка 860° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Размеры образца 20X10X10 мм. Твердость 614 HV.
456/3. Мартенсит с несколькими темными иглами бейнита.
456/4. Реплика. На границах первичного зерна аустенита
наблюдается светлая, слабо травящаяся сетка. Иглы с крупными
стержнеобразными карбидными выделениями соответствуют тем¬
ным бейнитным иглам на предыдущей микрофотографии. В мар¬
тенсите карбидные выделения не разрешаются. Образец содер¬
жит 5—10% остаточного аустенита.
Термообработка: 860° С в течение 2 мин, охлаждение на
воздухе; 200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры
образца 20X 10X 10 мм. Твердость 560 НV.
456/5. Структура после отпуска. В местах, где до отпуска
располагались бейнитные иглы, выделения крупнее, чем в обла¬
стях с исходной мартенситной структурой. Граница аустенит¬
ного зерна выявляется слабо.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 400® С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры
образца 20X10X10 мм. Твердость 459 HV.
456/6. Структура после закалки и отпуска. В светлых мар¬
тенситных иглах выделения или не наблюдаются, или встречаются
в виде редких мелкодисперсных частиц. Часто карбиды имеют
вид длинных частиц на границах игл. Области с исходной бей-
нитной структурой невозможно отличить от области с исходной
мартенситной структурой. О расположении границ аустенитного
зерна можно судить по изменению ориентации игл и по располо¬
жению мелкодисперсных карбидных выделений.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе, 200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 456/5).
457/1. Реплика. Светлая сетка окружает границы первич¬
ного зерна аустенита. Светлая кайма видна также вокруг бейнит-
ных игл. В бейните имеются выделения в виде коротких стержней.
В областях с исходной мартенситной структурой выделения не
выявляются, так как они более дисперсны. Структура содержит
5—10% остаточного аустенита.
457/2. Экстракционная реплика. В местах с исходной мар¬
тенситной структурой наблюдаются мелкие выделения е-карбида
в виде темных стержней. В бейните имеются более крупные длин¬
ные иглы цементита. На границах первичного зерна аустенита
видна или светлая прослойка, свободная от выделений, или круп¬
ные карбидные выделения.
Термообработка: 860° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе (см. ф. 456/6).
457/3. Реплика. Светлые частицы в виде стержней наблю¬
даются в областях, где в процессе отпуска произошло выделение
13*
цементита. Обычно ориентированные по-разному игольчатые
зерна феррита выявляются благодаря различному контрасту,
обусловленному неодинаковой глубиной травления. Можно
видеть также, что на границах ферритных зерен произошло выде¬
ление цементита. В местах, где ранее на границах первичного
зерна аустенита наблюдалась светлая сетка (см. ф. 457/1), теперь
видны карбидные выделения. Остаточный аустенит исчезает из
структуры.
457/4. Экстракционная реплика. Карбидные выделения стали
крупнее, чем на микрофотографии 457/2. Они состоят из цемен-
титных частиц различной формы, тонких пластин, мелких игл
или более крупных скоплений, включающих в себя множество
частиц. Чаще всего большие цементитные выделения наблюдаются
на границах ферритных игл и первичных зерен аустенита.
НИКЕЛЬХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВАЯ
СТАЛЬ № 204
Исходное состояние. Кованый и отожженный квадратный
пруток размером 20X20 мм. Твердость 237 HV.
458/1, а. Продольный шлиф. Травление в пикрате натрия
[2.1 ]. Зернистый перлит. Видно несколько темных полос с круп¬
ными карбидными и неметаллическими включениями.
458/1,6. Продольный шлиф. Травление в реактиве Оберхоф-
фера [16]. Темные полосы, показанные на предыдущей микро¬
фотографии, обогащены легирующими элементами в результате
ликвации и поэтому в реактиве [16] не травятся.
458/2. Мелкозернистый перлит, в котором очень редко встре¬
чаются крупные карбидные частицы. Зерна феррита имеют не¬
правильную, часто игольчатую форму.
Термообработка: 850° С в течение 20 мин, охлаждение в те¬
чение 110 000 сек ~ (31 ч) до 500° С. Твердость 285 HV.
458/3. Поперечный шлиф. Области с тонкопластинчатым пер¬
литом наряду с областями крупнозернистого перлита. На про¬
дольном шлифе эти области образовали бы полосы.
458/4. Перлит. В середине микрофотографии видна область
с крупными карбидными зернами и пластинами, расположенными
далеко друг от друга.
Термообработка: 850° С в течение 20 мин, охлаждение в те¬
чение 31 000 сек (~9 ч) до 500° С. Твердость 371 HV.
458/5. Превращение начинается в перлитной области и про¬
должается в бейнитной. Структура состоит из пластинчатого пер¬
лита, который в некоторых местах имеет игольчатое строение.
458/6. В начале превращения образуется тонкопластинча¬
тый перлит, который при дальнейшем охлаждении переходит
в перлит с игольчатым строением. Перлит окружен бейнитом.
Встречаются и мартенситные области.
Термообработка: 850° С в течение 20 мин, охлаждение в те¬
чение 12 500 сек (~-"3,5 ч) до 500° С. Твердость 397 HV.
458/7. Бейнит и крупные карбидные частицы, которые были
в аустените до охлаждения. В структуре имеется около 10%
мартенсита.
Термообработка: 850° С в течение 20 мин, охлаждение в те¬
чение 16 сек до 500° С. Твердость 743 Н V.
458/8. Мартенсит с большим количеством мелких выделений.
Встречается также отдельные скопления крупных цементитных
частиц неправильной формы. В структуре имеется около 1°/0
аустенита.
Термообработка: 870° С в течение 20 мин, охлаждение в масле.
Размеры образца 20X10X10 мм. Твердость 786 HV.
459/1. Продольный шлиф. Мартенсит с полосами темных и
светлых игл, обогащенных легирующими элементами в резуль¬
тате ликвации.
459/2. Мартенсит со светлыми в темными иглами. Большие
светлые частицы являются остаточными карбидами, а темные
пятна — карбидами ванадия.
Термообработка: 870° С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размер образца
20X 10Х 10 мм. Твердость 534 HV.
459/3. Продольный шлиф. Структура закаленной и отпу¬
щенной стали. Полосчатость наблюдается и после отпуска. Об¬
ласти, обедненные легирующими элементами, травятся сильнее,
чем области с высоким содержанием легирующих элементов.
459/4. Мелкозернистая структура закаленной и отпущенной
стали. Области, которые травятся слабее, содержат крупные кар¬
бидные частицы. Выделения в виде глобулей или стержней,
очень мелкодисперсных при таких низких температурах отпуска.
459/5. Экстракционная реплика. В структуре наблюдается
большое количество цементитных частиц. В виде дисков или
толстых стержней. На границах первичного зерна аустенита
частицы более толстые и имеют неправильную форму. Очень
много мелких сферических частиц карбида ванадия.
99
Термообработка: 8?0° С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
600° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры образца
20X 10Х 10 мм. Твердость 435 HV.
459/6. Продольный шлиф. Структура закаленной и отпу¬
щенной стали, отличная от показанной на микрофотографии
459/3. Все еще наблюдается полосчатость, обусловленная ликва¬
цией.
459/7. Мелкозернистая структура закаленной и отпущенной
стали, в которой имеется несколько крупных цементитных частиц.
459/8. Экстракционная реплика. По сравнению с микрофо¬
тографией 459/5 частицы имеют более сферическую форму. Струк¬
тура содержит также мелкие выделения карбида ванадия.
ВОЛЬФРАМОВАЯ
ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ № 205
Исходное состояние. Отожженный пруток диаметром 10 мм.
Твердость 193 HV.
460/1. Продольный шлиф. Зернистый перлит. Ферритные
зерна матрицы очень мелкие. Карбидные частицы имеют раз¬
личные формы и размеры; они состоят из карбидов MeGC, цемен¬
тита и WC серого цвета с четко очерченными прямоугольными
границами.
460/2. Продольный шлиф. Травление в пикрате натрия [33.1 ]
при 50° С в течение 10 мин. WC не травится, цементит и МевС
травятся сильнее. Чаще всего карбиды образуют скопления.
460/3. Продольный шлиф. Травление в пикрате натрия [33.1 ]
при 50° С в течение 10 мин. WC не травится, Ме6С темнеет.
Цементит травится относительно слабо.
Термообработка: 815° С в течение 20 мин, охлаждение в воде.
Образец диаметром 10 мм, толщиной 10 мм. Твердость 907 НV.
460/4. Нетравленая структура. Видны только светло-серые
частицы WC, которые часто имеют прямоугольные границы.
Эти частицы очень твердые и выступают над поверхностью после
тонкого полирования порошком окиси алюминия, которое про¬
водится вслед за полированием алмазным порошком.
460/5. Мартенсит с остаточным аустенитом, рассеянным по
объему в виде очень маленьких областей, которые не разрешаются
в оптическом микроскопе. В матрице содержатся частицы WC
и MeeС.
460/6. Травление в пикрате натрия [33.1] при 50° С в те¬
чение 10 мин. WC не травится, МевС темнеет. Количество це¬
ментита, так же как и МевС, уменьшается после аустенизации.
О растворении WC трудно судить.
Термообработка: 815° С в течение 20 мин, охлаждение в воде;
200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец диаметром
10 мм, толщиной 10 мм. Твердость 784 HV.
460/7. Отпущенная структура, которая потемнела после
травления. Частицы МевС остаются светлыми. Контуры WC
не очень четкие.
460/8. Экстракционная реплика. В матрице видны очень
мелкие выделения е-карбида. Вполне вероятно, что структура
содержит некоторое количество цементита. Треугольные ча¬
стицы являются WC.
ВОЛЬФРАМХРОМИСТЫЕ СТАЛИ
Сталь № 206.
Исходное состояние. Квадратный пруток размером 20Х
Х20 мм. Отжиг на зернистый перлит. Твердость 218 HV.
461/1. Зернистый перлит с карбидами различных размеров.
Различные участки ферритной матрицы травятся неодинаково.
Термообработка: 820° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле. Размеры образца 20Х 10Х 10 мм. Твердость 849 HV.
461/2. Мартенсит с темными мартенситными иглами и оста¬
точными карбидами различных размеров.
Термообработка: 820° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 2006 С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры
образца 20X10X10 мм. Твердость 711 HV.
461/3. Отпущенная структура, более темная после травления,
чем исходный мартенсит. Структура содержит остаточные кар¬
биды.
461/4. Экстракционная реплика. Маленькие стержни и
очень мелкие выделения е-карбида. Очевидно, разный характер
травления на предыдущей микрофотографии связан с различной
формой частиц е-карбида. Сферические выделения являются кар¬
бидом Ме23С3.
Сталь № 207.
Исходное состояние. Отожженный. Квадратный пруток раз¬
мером 20X20 мм. Твердость 233 HV (исходное состояние для
структур, представленных на микрофотографиях 461/7, 8 и
462/1).
100
461/5. Поперечный шлиф. Смесь пластинчатого перлита с вы¬
рожденным перлитом, который состоит из крупных зерен кар¬
бида, окруженных ферритом.
461/6. Поперечный шлиф. Травление в пикрате натрия [33.1].
Крупные карбидные частицы образуют сетку, которая окружает
области пластинчатого перлита без сферических карбидных вы¬
делений.
Термообработка: 815° С в течение 15 мин, 505° С в течение
705 сек, охлаждение в воде. Твердость 380 HV.
461/7. Карбидные частицы, расположенные параллельными
цепочками, похожи на глобулярный перлит, который образовался
из грубопластинчатого перлита. Такое расположение карбидов
возникло в результате выделения на остаточных карбидных пла¬
стинах, которые присутствовали в исходной структуре. Струк¬
тура содержит также перлитные области, остаточный аустенит,
который превратился в мартенсит, и крупные остаточные кар¬
биды.
461/8. Реплика. Параллельные цепочки карбидных зерен
(см. предыдущую микрофотографию). Хорошо видно, что темные
области на микрофотографии 461/7 являются пластинчатым пер¬
литом. Структура содержит некоторое количество бейнита с кар¬
бидными выделениями в виде стержней и карбидные частицы на
границах зерен.
Термообработка: 815° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 0,75 сек до 500° С. Твердость 933 HV.
462/1. Мартенсит с карбидными выделениями различной
величины. Участки, которые из-за неоднородного распределения
углерода в аустените травятся неодинаково, дают представление
о расположении цементитных пластин в исходной структуре
(см. ф. 461/5).
Термообработка: 815° С в течение 16 ч, охлаждение в воде.
Твердость 870 HV.
462/2. Мартенсит. С увеличением времени аустенизации
образуются более крупные иглы, чем на предыдущей микрофо¬
тографии. Маленькие темные пятна являются остаточным ау¬
стенитом. Встречаются и карбидные выделения.
Термообработка: 815° С в течение 16 ч, 505° С в течение
750 сек, охлаждение в воде; температура превращения и время
выдержки такие же, как для структуры, представленной на микро¬
фотографиях 461/7 и 8.
462/3. Структура резко отличается от приведенной на микро¬
фотографии 461/7. Образуется очень мало бейнита и перлита,
преимущественно в областях, почти свободных от остаточных
карбидов. Остальная структура состоит из остаточного аустенита,
мартенсита и карбидов.
ВОЛЬФРАМХРОМОВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ № 208
Исходное состояние. Отжиг на зернистый перлит. Твердость
210 HV.
462/4. Зернистый перлит с крупными карбидными частицами,
которые часто располагаются в виде цепочек.
Термообработка: 885° С в течение 15 мин, 705° С в течение
420 сек, охлаждение в воде. Твердость 270 HV.
462/5. Аномальная структура с тонкопластинчатым перли¬
том, который образует полосы. Часть полос окружена крупными
карбидными частицами.
462/6. Реплика. Перлит образуется на остаточных карбидах.
В гладкой серой матрице выделения не разрешаются.
462/7. Экстракционная реплика. Очень мелкодисперсные
частицы и иглы карбида ванадия заполняют светлую матрицу,
показанную на микрофотографии 462/6. Остаточные карбиды
имеют вид темных частиц.
Термообработка: 885° С в течение 15 мин, охлаждение в воде.
Твердость 800 HV.
462/8. Мартенсит с карбидными частицами различной ве¬
личины. Так как мелкие карбидные частицы расположены це¬
почками, то можно предположить, что они являются остатками
неполностью растворившихся карбидных пластин исходной
структуры (см. ф. 462/4).
463/1. Реплика. Мартенситные области выглядят и травятся
по-разному. В мартенсите наблюдаются остаточные карбиды раз¬
личной формы. Вблизи крупных частиц Ме23Сй неправильной
формы мартенсит травится слабо, в то время как большие области
мартенсита, особенно вблизи мелких круглых частиц МевС,
травятся интенсивнее.
Термообработка: 885° С в течение 16 ч, охлаждение в воде.
463/2. Мартенсит содержит равномерно распределенные
включения Ме%С одинакового размера и мелкие частицы VC*
463/3. Реплика. Однородный мартенсит с карбидами Ме6С.
Крупные карбиды Ме23С6 (см. ф. 463/1) растворились в резуль¬
тате длительной выдержки при температуре аустенизации.
Термообработка: 885° С в течение 16 ч, 705° С в течение
30 мин, охлаждение в воде. Твердость 289 HV.
463/4. В тонкопластинчатом перлите наблюдаются светлые
области эвтектоида (Ф + К)• Это — нормальная структура (см.
ф. 462/5).
463/5. Реплика с экстрагированными частицами. Пластины
перлитного карбида Ме2зСб выявляются по рельефу, а мелкие
частицы карбида ванадия переходят в реплику. Можно видеть,
что светлые гладкие области на предыдущей микрофотографии
являются двойным эвтектоидом (Ф + К) и состоят из феррита
и карбида ванадия. Феррит эвтектоида (Ф К) травится слабее,
чем перлитный феррит. Обычно в перлитном феррите не наблю¬
даются карбиды ванадия.
Термообработка: 880° С в течение 20 мин, охлаждение в масле.
Твердость 794 HV.
463/6. Мартенсит с карбидами МеьС и очень мелкодисперс¬
ными частицами VC.
Термообработка: 880° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 200° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
679 HV.
463/7. Отпущенная структура, которая отличается от мар¬
тенсита на предыдущей микрофотографии более темным цветом
после травления. Области, содержащие различные карбиды, тра¬
вятся неодинаково. В структуре имеются карбидные зерна.
463/8. Экстракционная реплика. Выделения е-карбида в виде
очень мелкодисперсных частиц; однако в некоторых местах
наблюдаются более крупные выделения в виде стержней. Встре¬
чаются также частицы MeeС.
Термообработка: 880° С в течение 20 мин, охлаждение в масле;
400° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость 576 HV.
463/9. Отпущенная структура. Судя по шероховатости струк¬
туры, произошло выделение более крупных частиц, которые,
по-видимому, отличаются своей формой от карбидов на микро¬
фотографии 463/7.
463/10. Экстракционная реплика. Цементит в виде тонких
пластин и более толстых стержней.
ВОЛЬФ РА MX РОМО ВАН АД И ЕВАЯ СТАЛЬ № 209
Исходное состояние. Отжиг на зернистый перлит. Твердость
179 Н V.
464/1. Продольный шлиф. Зернистый перлит и полосы кар¬
бидных скоплений. Границы первичных зерен выявляются це¬
почками мелкодисперсных карбидных выделений.
464/2. Ферритная матрица с карбидными частицами раз¬
личных размеров. Наблюдаются скопления крупных карбидов,
которые соответствуют полосам предыдущей микрофотографии.
Повсюду видные мелкодисперсные выделения, которые в неко¬
торых местах тоже образуют скопления. Наиболее мелкими
являются частицы карбида ванадия.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин, 760° С в течение
150 000 сек (~42 ч), охлаждение в воде. Твердость 229 HV.
464/3. Вырожденный зернистый перлит с карбидными части¬
цами различной величины, которые образовались в результате
выделений на остаточных карбидах. Матрица состоит из феррита.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин; 700° С в течение
23 000 сек (~6 ч), охлаждение в воде. Твердость 299 HV.
464/4. Темные области состоят из эвтектоида с очень мелко¬
дисперсными карбидами легирующих элементов. Часто встре¬
чаются крупные остаточные карбиды. Карбиды ванадия в свет¬
лых областях не разрешаются в оптическом микроскопе.
464/5. Экстракционная реплика. Видно, что светлые области
на предыдущей микрофотографии содержат эвтектоид: феррит-
карбид ванадия (Ф + К)• В результате длительной выдержки
перлит стал зернистым. Крупные карбиды образовались на гра¬
ницах первичного зерна аустенита. Еще более крупные карбиды
сферической формы не перешли в реплику: видны только
их светлые отпечатки. Мелкие стержни являются карбидом
W2C.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин, 660° С в течение
25 000 сек (~7 ч), охлаждение в воде.
464/6. Неполное превращение в нижней перлитной области,
которое началось с образования мелкодисперсного эвтектоида
у границ зерен аустенита. Матрица состоит из мартенсита с вклю¬
чениями остаточных карбидов.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин, 480° С в течение
20 000 сек (—6 ч), охлаждение в воде. Твердость 642 HV.
464/7. Образец выдерживался в области повышенной устой¬
чивости аустенита. При охлаждении образовался только мартен¬
сит. На границах первичного зерна аустенита наблюдается не¬
которое количество карбидных выделений.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин, 440° С в течение
13 000 сек (~4 ч), охлаждение в воде.
465/1. Поперечный шлиф. При этой температуре превраще¬
ния ликвация оказывает значительное влияние на Армирование
структуры. Бейнитное превращение начинается в областях
с низким содержанием легирующих элементов. В областях, обо¬
гащенных легирующими элементами, образуется только мартен¬
сит, который содержит остаточные карбиды.
465/2. Несколько игл бейнита с дисперсными выделениями
карбидов и мартенсит, игольчатая структура которого не выяв¬
ляется в данном травителе. Встречаются и остаточные карбиды.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин; 365° С в течение
11 500 сек (~3 ч), охлаждение в воде. Твердость 514 HV.
465/3. Превращение началось с образования мартенсита,
затем появился бейнит. В процессе выдержки произошел распад
мартенсита, поэтому бейнитные и мартенситные области трудно
отличить друг от друга. Возможно, что области с тонкой шеро¬
ховатой структурой являются отпущенным мартенситом.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 160 000 сек (~44 ч) до 500° С. Твердость 186 HV.
465/4. Вырожденный зернистый перлит, состоящий из фер¬
ритной матрицы и карбидных частиц. Крупные карбиды обра¬
зовались в результате выделения на остаточных карбидах.
465/5. Экстракционная реплика. Феррит с карбидами раз¬
личных размеров. Мелкие карбиды являются VC. На предыдущей
микрофотографии они видны плохо. Светлые области соответ¬
ствуют отпечаткам карбидов, которые не перешли в экстракцион¬
ную реплику.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 75 000 сек (21 ч) до 500° С. Твердость 203 HV.
465/6. Поперечный шлиф. Неоднородная структура, обу¬
словленная ликвацией. В правой части микрофотографии пока¬
зан вырожденный зернистый перлит (см. ф. 465/4), в левой части
можно видеть очень мелкодисперсный эвтектоид и несколько кар¬
бидных пластин.
465/7. Экстракционная реплика. Верхняя часть микрофо¬
тографии похожа на микрофотографию 465/5, однако карбидные
частицы крупнее и встречаются реже. На нижней части микро¬
фотографии карбиды очень мелкие и состоят из пластин VC,
тонких игл W2C и более толстых стержней W2C. Имеются также
карбиды типа МевС и иногда Ме23С«.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 1 ч до 500° С. Твердость 408 HV.
466/1. Серые области со светлой сеткой. Они являются эвтек¬
тоидом феррита и карбида ванадия (Ф+ К)» который образо¬
вался на границах аустенитного зерна. В состав структуры вхо¬
дят также бейнит и карбидные частицы.
466/2. Экстракционная реплика. Эвтектоид (Ф -f К) с мел¬
кими частицами карбида ванадия. После травления эвтектоид
становится темным, что обусловлено наличием этих частиц.
Светлая на предыдущей микрофотографии сетка здесь выглядит
темной; она свободна от выделений. Остальная структура состоит
из бейнита и карбидных частиц, часть которых выделилась на
границах первичных зерен аустенита.
466/3. Экстракционная реплика. Карбиды ванадия выде¬
ляются в виде пластин и игл, которые тем мельче, чем они ближе
к границам аустенитного зерна.
Термообработка: 1120° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 500 сек до 500° С. Твердость 473 HV.
466/4. 71% бейнита и 29% мартенсита с остаточными кар¬
бидами.
Термообработка: 1120° С в течение 20 мин, охлажение в масле
(соответствует охлаждению в течение ~20 сек до 500° С). Твер¬
дость 536 HV.
466/5. Продольный шлиф. Неоднородная структура: области
с крупными карбидными скоплениями встречаются наряду
с областями, где крупные карбиды наблюдаются редко.
466/6. Мартенсит, в котором произошел частичный распад.
Карбидные частицы состоят из МеьС и карбида ванадия.
466/7. Реплика. Наиболее крупные иглы мартенсита, ко¬
торые образовались первыми и окружены светлой прослойкой,
содержат мелкие выделения. В структуре имеются карбиды раз¬
личных размеров.
466/8. Экстракционная реплика. В верхней части микрофо¬
тографии показана игла отпущенного мартенсита с цементитными
выделениями в виде тонких пластин и стержней. Круглые ча¬
стицы являются карбидами.
Термообработка: 1120° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 550° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
530 Н V.
467/1. Структура после закалки и отпуска, которая тра¬
вится равномерно. Исходная игольчатая структура мартенсита
101
почти исчезает. Наблюдаются выделения в виде стержней и ос¬
таточные карбиды.
467/2. Реплика. Светлые и темные зерна феррита непра¬
вильной формы травятся равномерно. Карбидные стержни, тем¬
ные на микрофотографии 467/1, здесь выглядят светлыми. Видны
остаточные карбиды.
467/3. Экстракционная реплика. Очень мелкие выделения
являются карбидами ванадия, темные стержни — цементитом.
Термообработка: 1120° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 650° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
452 HV.
467/4. Структура после закалки и отпуска, которая отли¬
чается от показанной на микрофотографии 467/1 темными обла¬
стями вокруг границ первичных зерен аустенита. Встречаются
карбидные выделения в виде стержней и остаточные карбиды.
467/5. Реплика. Структура более шероховатая, чем на микро¬
фотографии 467^ ‘ Это позволяет предположить, что произошло
выделение крупных частиц. Различно ориентированные зерна
феррита выявляются нечетко, несмотря на тот же режим травле¬
ния, что и для структуры на микрофотографии 467/2.
467/6. Экстракционная реплика. Видны карбиды ванадия и
другие карбиды, более крупные, чем на микрофотографии 467/3.
Твердость падает. Круглые частицы являются остаточными кар¬
бидами.
Термообработка: 1120° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе. Твердость 452 HV.
467/7. Игольчатый бейнит, мартенсит и 10% остаточного
асустенита. Наблюдаются также остаточные карбиды VC и Ме^С.
467/8. Реплика. Темные иглы бейнита с зубчатыми границами
окружены светлыми областями мартенсита и остаточного ау¬
стенита.
Термообработка: 1120° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 550° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
507 HV.
468/1. Гладкая матрица покрыта мелкими, темными, четко
разграненными областями. На границах первичного зерна ау¬
стенита видны дисперсные выделения. Структура подобна ис¬
ходной (см. ф. 467/7).
468/2. Реплика. Гладкие светлые области наряду с гладкими
темными областями. Микроструктура подобна показанной на
микрофотографии 467/8.
468/3. Экстракционная реплика. Наиболее мелкие частицы
являются карбидами ванадия, а частицы в виде стержней, обра¬
зующие скопления — цементитом. Возможно, что этим скопле¬
ниям соответствуют темные области на микрофотографии 468/1.
Твердость выше, чем после охлаждения на воздухе (см. ф. 467/7)
и после отпуска при 650° С.
Термообработка: 1120° С в течение 20 мин, охлаждение на
воздухе; 650° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
487 HV.
468/4. Структура после закалки и отпуска, состоящая из
темных и более светлых областей, в некоторых местах можно
видеть очень мелкие карбидные выделения. По границам первич¬
ного зерна аустенита образуется темная сетка с крупными выде¬
лениями. Исходная структура (см. ф. 467/7) полностью изменена.
468/5. Реплика. Различно ориентированные зерна феррита
травятся неодинаково; это значит, что исходная структура со¬
стояла из мартенсита и бейнита. Некоторая шероховатость
структуры, которая не наблюдается на микрофотографии 468/2,
указывает на выделение более крупных частиц.
468/6. Экстракционная реплика. Выделения карбида вана¬
дия все еще очень мелки, однако они крупнее, чем на микрофо¬
тографии 468/3, поэтому твердость падает. Крупные карбиды,
состоящие, вероятно, из цементита, образуют скопления. Круг¬
лые частицы являются остаточными карбидами.
468/7. Экстракционная реплика. Карбидные частицы на¬
столько дисперсны, что даже при больших увеличениях имеют
вид мелких выделений. Некоторые более крупные стержни видны
лучше. Крупные частицы не являются карбидом ванадия.
БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ № 210
Исходное состояние. Прокатка в прутки диаметром 30 мм
и отжиг на зернистый перлит. Твердость 251 HV.
469/1. Продольный шлиф. Травление в 10%-ном растворе
азотной кислоты. Ферритная матрица темнеет после травления,
в то время как карбиды остаются светлыми. Полосы эвтектиче¬
ского происхождения содержат карбидные скопления. Скопления
карбидов соответствуют пятой категории (ширина полос 8—11 мм)
469/2. Зернистый перлит. По-видимому, мелкие карбидные
частицы образовались в процессе перлитного превращения и за
102
тем коагулировали при отжиге на зернистый перлит. Крупные
карбиды являются остатками ледебурита.
Термообработка: 1230° С в течение 2 мин, охлаждение в воде.
Образец диаметром 6 мм, толщиной 10 мм. Твердость 887 HV.
469/3. Мартенсит с остаточным аустенитом и крупными ле-
дебуритными карбидами MeCtС. Границы аустенитного зерна
травятся сильнее, что указывает на правильный выбор темпера¬
туры закалки.
469/4. Экстракционная реплика. Остаточный аустенит между
иглами мартенсита. Границы аустенитного зерна в результате
травления становятся более темными. На границах имеются и
мелкие выделения, и некоторое количество более крупных частиц.
Крупные остаточные карбиды только частично переходят в реп¬
лику. Отпечатки их имеют вид светлых областей.
Термообработка: 1230° С в течение 2 мин, охлаждение в воде;
отпуск при 390° С два раза по 1 ч, охлаждение в воде. Образец
диаметром 6 мм, толщиной 10 мм. Твердость 740 HV.
469/5. Структура после отпуска; все еще сохраняется иголь¬
чатый характер исходной мартенситной структуры.
469/6. Экстракционная реплика. Цементитные частицы в виде
тонких пластин и более длинных и толстых стержней.
Термообработка: 1230° С в течение 2 мин, охлаждение в воде;
отпуск при 500° С два раза по 1 ч, охлаждение в воде. Образец
диаметром 6 мм, толщиной 10 мм. Твердость 841 HV.
469/7. Структура после отпуска. Несколько крупных частиц
расположены цепочками. О существовании дисперсных выделений
можно догадываться по потемнению матрицы. Температура от¬
пуска лежит в районе вторичного твердения (см. рис. 90).
Термообработка: 1230° С в течение 2 мин, охлаждение в воде;
отпуск при 547° С два раза по 1 ч, охлаждение в воде. Образец
диаметром 6 мм, толщиной 10 мм. Твердость 858 HV.
470/1. Структура после отпуска при температуре максималь¬
ного вторичного твердения. Очень мелкодисперсные выделения
вызывают потемнение структуры. Несколько крупных карбидов
расположены цепочками.
Термообработка: 1260° С в течение 2 мин, охлаждение в воде;
560° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Образец диаметром
6 мм, толщиной 10 мм. Твердость 801 HV.
470/2. Экстракционная реплика. Расположение карбидов
ванадия указывает на ориентацию исходных мартенситных игл.
Карбиды ванадия настолько мелки, что невозможно судить об их
форме. Светлые и кр углые отпечатки соответствуют частицам Ме«С.
470/3. Экстракционная реплика. Очень мелкие стержни и
зерна являются карбидом ванадия. Образец находится в состоя¬
нии максимального вторичного твердения.
Термообработка: 1230° С в течение 2 мин, охлаждение в воде;
отпуск при 650° С два раза по 1 ч, охлаждение в воде. Образец
диаметром 6 мм, толщиной 10 мм. Твердость 603 HV.
470/4. Структура после отпуска. Карбиды крупнее, чем на
ф. 470/1. Видны только наиболее крупные частицы.
470/5. Экстракционная реплика. Мелкодисперсные карбиды
ванадия встречаются наряду с более крупными стержнями и
зернами неизвестной фазы. Крупные карбиды на микрофотогра¬
фии 470/4 имеют вид темных частиц. В связи с укрупнением кар¬
бидов твердость падает.
Термообработка: 1230° С в течение 2 мин, охлаждение в воде;
отпуск при 750° С два раза по 1 ч, охлаждение в воде. Образец
диаметром 6 мм, толщиной 10 мм. Твердость 394 HV.
470/6. Структура после отпуска. Высокотемпературный от¬
пуск способствует коагуляции карбидов. Происходит дальнейшее
падение твердости, которая приближается к значению твердости
после отжига на зернистый перлит (см. ф. 469/2).
ВОЛЬФРАММОЛИБДЕНОХРОМОВАНАДИЕВАЯ
СТАЛЬ № 211 (с 0,45% С)
Исходное состояние. Круглый пруток диаметром 30 мм после
отжига на зернистый перлит при 760° С в течение 4 ч, охлаждение
с печью. Твердость 195 HV.
471/1. Продольный шлиф. Ферритные зерна с большим коли¬
чеством карбидных зерен, расположенных полосами.
471/2. Зернистый перлит с карбидами различных размеров.
Мелкие частицы являются карбидами ванадия.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, 685° С в течение
800 сек, охлаждение в воде.
471/3. Превращение в перлитной области начинается с обра¬
зования эвтектоида: феррит — карбид ванадия (Ф -f- К). Этот
эвтектоид травится слабо и неоднородно. Остальная структура
состоит из перлита (темные области), мартенсита и выделений
карбида ванадия.
471/4. Экстракционная реплика. Темные области состоят
из эвтектоида Ф -f- К с очень дисперсными карбидами ванадия.
Как и на микрофотографии 471/3 и б, области с карбидами Ьайа-
дия различной формы травятся неодинаково. Отпечатки остаточ¬
ных карбидов ванадия на реплике выглядят светлыми. Области
с тонкой игольчатой структурой являются мартенситом.
471/5. Экстракционная реплика. Эвтектоид феррита и кар¬
бида ванадия Ф -f- К. Эвтектоидные карбиды имеют форму тон¬
ких пластин, игл или иногда очень тонких узких лент. Различная
форма и расположение карбидов обусловливают различный ха¬
рактер травления эвтектоида на микрофотографии 471/3.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, 685° С в течение
3000 секу охлаждение в воде. Твердость 388 HV.
471/6. Превращение завершено. Светлые, неодинаково про¬
травленные области являются эвтектоидом Ф -|- /С, а темные
области — пластинчатым перлитом. В структуре имеется неко¬
торое количество зернограничных карбидов.
471/7. Реплика с экстрагированными частицами. Отпечатки
перлитного цементита имеют вид светлых пластин. Темные ча¬
стицы являются карбидом ванадия; они переходят в реплику.
Можно видеть, что карбиды ванадия расположены между цемен-
титными пластинами перлита.
471/8. Экстракционная реплика. Крупные темные пластины
перлитного цементита встречаются наряду с мелкими зернами и
иглами карбида ванадия. Они присутствуют не только в двойном
эвтектоиде Ф + К, но и в перлите, который образует тройной
эвтектоид.
Термообработка: 1050° С в течение 20 мин, охлаждение в те¬
чение 160 000 сек (—44 ч) до 500° С. Твердость 206 HV.
472/1. Светлые ферритные области с большим количеством
карбидных частиц. Перлит образует крупные участки.
472/2. Остаточные карбиды, которые не растворились при
аустенизации, встречаются и в перлите. По-видимому, это в ос¬
новном карбиды ванадия. В процессе охлаждения они растут пу¬
тем дальнейшего выделения карбидов на них. Это можно пока¬
зать путем сравнения с образцом, охлажденном с большей ско¬
ростью (см. ф. 472/7 и 473/5).
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 12 500 сек (—3 ч) до 500° С. Твердость 273 HV.
472/3. Светлые области эвтектоида Ф + К с зернами оста¬
точных карбидов. Перлит, более тонкопластинчатый, чем на мик¬
рофотографии 472/1, образует сетку.
472/4. Пластины перлитных карбидов разрешаются только
в некоторых участках. Иногда перлит имеет очень тонкопластин¬
чатую структуру. Светлые области являются эвтектоидом (Ф -f-
+ а) с остаточными карбидами ванадия. Эвтектоидные карбиды
ванадия не разрешаются при этом увеличении. Остаточные кар¬
биды ванадия мельче, чем на микрофотографии 472/2.
472/5. Экстракционная реплика. В правой части микрофо¬
тографии показан эвтектоид (Ф -f- /С) с очень мелкими выделе¬
ниями карбида ванадия. Крупные черные пластины — это цемен¬
тит перлита.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 4200 сек до 500° С. Твердость 392 HV.
472/6. Области, которые травятся слабо (около 30%), со¬
стоят из эвтектоида феррит—карбид ванадия (Ф -f К)\ в них
видны частицы остаточных карбидов ванадия. Игольчатая струк¬
тура между эвтектоидными участками является бейнитом (около
68%). Количество остаточного аустенита составляет примерно 1%.
472/7. В гладких областях эвтектоида (Ф +/С), которые тра¬
вятся неодинаково, границы аустенитных зерен выглядят свет¬
лыми, так как они свободны от выделений карбида ванадия.
Структура содержит также игольчатый бейнит и темные частицы
карбида ванадия.
473/1. Экстракционная реплика. Эвтектоид Ф-\- К с очень
мелкодисперсными карбидами ванадия. На границах первичного
зерна аустенита образуются светлые полосы, свободные от выде¬
лений карбида ванадия. Часто крупные включения карбида имеют
полигональную форму.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 1200 сек до 500° С. Твердость 428 HV.
473/2. Несколько участков эвтектоида Ф К после травле¬
ния. Они состоят из феррита и карбида ванадия. В структуре
встречаются также бейнит и остаточные карбиды ванадия.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 83 сек до 500° С. Твердость 540 HV.
473/Э. Около 60% бейнита. В процессе бейнитного превра¬
щения первыми образовались крупные иглы. Между ними на¬
ходится мартенсит, в котором содержится небольшое количество
остаточного аустенита и нерастворившиеся карбиды ванадия.
Термообработка: 1050° С в течение 15 мин, охлаждение в те¬
чение 4,5 сек до 500° С. Твердость 650 HV.
473/4. Поперечный шлиф. Мартенсит. При малом увеличении
видна светлая сетка.
473/5. Мартенсит с некоторым количеством темных ИгЛ,
в которых произошел распад. Показаны участки светлой сетки
(см. ф. 473/4), в которых не видны темные иглы мартенсита.
В структуре встречаются темные зерна карбидов ванадия, ко¬
торые не растворились при аустенизации.
Термообработка: 1050° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле в течение ~20 сек до 500° С. Твердость 629 HV.
473/6. Продольный шлиф. Показаны полосы мартенсита,
в которых темные иглы встречаются чаще, чем в светлых полосах,
обогащенных легирующими элементами и содержащих скопления
карбидных включений. Несколько крупных светлых карбидов
с черной каймой являются, очевидно, остаточным карбидом
Me23С6. Имеется много мелких частиц карбида ванадия.
473/7. Продольный шлиф. В полосах с карбидными и неме¬
таллическими включениями самоотпуск мартенсита не произошел.
В левой и правой частях микрофотографии показаны мартенсит¬
ные области с темными иглами, в которых произошел распад.
Несколько бейнитных игл с четкими границами содержат ма¬
ленькие карбидные частицы, которые разрешаются в оптическом
микроскопе.
Термообработка: 1050° С в течение 20 мин, охлаждение в мас¬
ле; 550* С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость 528 HV,
473/8. Структура закаленной и отпущенной стали. Полос¬
чатость развита слабо.
474/1. Структура после закалки и отпуска, которая в ре¬
зультате выделения мелких карбидов травится равномерно.
Все еще наблюдается исходная игольчатая структура мартенсита.
Границы первичного зерна аустенита выявляются благодаря
крупным карбидным выделениям. Структура содержит мелкие
остаточные карбиды ванадия*
474/2. Экстракционная реплика. Видны пластины, длинные
иглы и более мелкие частицы цементита. Направление карбидных
игл соответствует направлению исходной игольчатой структуры.
Мелкие выделения определяют легкую травимость структуры
на микрофотографии 474/1. Однако собственно частицы карбида
ванадия не выявляются, несмотря на то, что они должны при¬
сутствовать в структуре; видны лишь крупные частицы.
474/3. Экстракционная реплика. При больших увеличениях
можно видеть, что очень мелкодисперсные выделения лежат
между стержнями более толстых частиц. Круглые частицы яв¬
ляются карбидами ванадия.
Термообработка: 1050° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 650° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Твердость
447 HV.
474/4. Структура после закалки и отпуска. Полосчатость
хорошо выражена. Полосы со скоплениями частиц карбида ва¬
надия и большим количеством легирующих элементов травятся
сильнее (см. ф. 473/8).
474/5. В связи с выделением мелкодисперсных частиц струк¬
тура в результате травления начинает слегка окрашиваться.
Между гладкими иглами с трудом можно рассмотреть редкие
крупные карбидные выделения. На границах первичного зерна
аустенита видны цепочки карбидных частиц. Остаточные карбиды
ванадия распределены равномерно.
474/6. Экстракционная реплика. Игольчатые карбидные
выделения (см. ф. 474/2) приобрели более гладкие очертания.
Матрица содержит мелкодисперсные выделения.
474/7. Экстракционная реплика. Мелкодисперсные выде¬
ления матрицы состоят из карбидов ванадия, а более крупные
выделения являются, очевидно, цементитом и Ме.аС0.
ВОЛЬФРАММОЛИБДЕНОХРОМОВАНАДИЕВАЯ
СТАЛЬ № 212 (с 0,6% С)
Исходное состояние. Квадратный пруток размером I0X
X 10 мм после отжига на зернистый перлит. Твердость 235 HV.
475/1. Зернистый перлит, в котором иногда встречаются
крупные карбидные частицы. Это остатки карбидов эвтектики,
которая была разрушена горячей обработкой.
Термообработка: предварительный нагрев при 450° С в те¬
чение 12 мин и при 900° С в течение 12 мин, аустенизация при
1185° С в течение 15 мин, охлаждение на воздухе. Размеры образ¬
ца 10Х 10Х 10 мм. Твердость 833 HV.
475/2. Мартенсит с включениями эвтектических карбидов.
Границы первичного зерна аустенита заметны благодаря мелко¬
дисперсным выделениям на них. Между мартенситными иглами
имеются области остаточного аустенита.
475/3. Реплика. Между мартенситными иглами видны области
остаточного аустенита. Границы аустенитного зерна травятся
сильнее и содержат мелкие карбиды. Отпечатки крупных оста¬
точных карбидов имеют вид светлых углублений.
103
Термообработка: 1180° С в течение 20 мин, охлаждение
в масле; 550° С в течение 2 чу охлаждение на воздухе. Размеры
образца ЮХ 10Х 10 мм. Твердость 673 ЯК.
475/4. Структура после отпуска, которая темнеет в резуль¬
тате травления. Эвтектические карбиды различных размеров
распределены равномерно.
475/5. Структура после отпуска. Все еще выявляется иголь-
чатость, обусловленная исходной структурой мартенсита. На
границах мартенситных игл и первичного зерна аустенита кар¬
бидные выделения крупнее. Потемнение мартенситных игл свя¬
зано с мелкодисперсными выделениями, которые не разрешаются
в оптическом микроскопе. В структуре имеются светлые частицы
остаточных карбидов.
475/6. Экстракционная реплика. Крупные выделения в виде
стержней являются цементитом, а более мелкие выделения в ма¬
трице — карбидом ванадия.
Термообработка: 1180° С в течение 20 мину охлаждение
в масле; 700° С в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Размеры
образца 10X10X10 мм. Твердость 357 ЯV.
475/7. Структура после отпуска. Границы первичного зерна
аустенита выявляются в виде темной сетки с множеством мелких
выделений. Видны только крупные выделения; мелкие выделе¬
ния, вызвавшие потемнение структуры, не разрешаются.
475/8. Экстракционная реплика. На границах первичного
зерна аустенита выделяются крупные полигональные карбиды
МевСу а в объеме зерен — пластины и диски выделений, имеющих
гексагональную решетку. Вероятно, это карбиды молибдена.
БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ № 213 (с 9% Мо)
Литое состояние
476/1. Первичные дендриты аустенита окружены сеткой
ледебурита. При охлаждении аустенит превращается в перлит
и бейнит. Однако эта структура не выявляется в реактиве [38.2].
476/2. Ледебуритные карбиды состоят из стержней Ме6С,
которые при их пересечении плоскостью шлифа перпендику¬
лярно большой оси имеют круглую форму. Стержни Ме6С тем¬
неют после травления. Иногда встречаются карбиды ванадия,
которые в этом реактиве не травятся.
Исходное состояние после отжига на зернистый перлит. Твер¬
дость 250 ЯК.
476/3. Продольный шлиф. Темная ферритная матрица пе¬
ретравлена. Карбиды, особенно крупные эвтектические, не тра¬
вятся и выступают над поверхностью. Они образуют скопления
второй категории с толщиной полос 2—4 мм [87].
476/4. Зернистый перлит с мелкими эвтектоидными и круп¬
ными эвтектическими карбидами MeQС. Иногда среди них попа¬
даются карбиды ванадия, которые не отличаются от МейС.
Термообработка: закалка после выдержки при различных
температурах в течение 2 мину охлаждение в воде. Пластина
толщиной 3 мм.
1010° С. Твердость 865 HVt 66 HRC.
476/5. Мартенсит, мелкая игольчатая структура которого
не выявляется. Наряду с крупными карбидами эвтектики имеется
множество более мелких перлитных и заэвтектоидных карбидов,
которые не растворились при аустенизации.
1185° С. Твердость 917 ЯК. 66,5 HRC.
476/6. Структура после закалки, состоящая из мартенсита
и 30% остаточного аустенита. Границы аустенитного зерна и
границы карбидной фазы выявляются благодаря мелким карбид¬
ным выделениям. Карбиды эвтектики крупнее. Некоторые мелкие
карбиды растворились. Аустенитные зерна 9—11-го балла.
1235° С. Твердость 813 HVy 64 HRC.
476/7. Мартенсит с остаточным аустенитом, количество
которого возросло до 40%. Аустенитные зерна выросли до 7—
10 баллов. Присутствуют карбиды эвтектики. Температура на¬
ходится у верхнего предела допускаемых температур закалки.
1245° С. Твердость 830 ЯК, 65 HRC.
476/8. Аустенитное зерно увеличилось, а мартенсит содер¬
жит около 40% остаточного аустенита. На границах зерен на¬
чалось плавление, о котором можно судить по сетке крупных
карбидных выделений и по порам. Аустенитное зерно седьмого—
девятого балла.
Термообработка: 1185° С в течение 2 мину охлаждение
в воде (см. ф. 476/6); отпуск при различных температурах два
раза по 1 ч,, охлаждение в воде. Пластина толщиной 3 мм.
400° С. Твердость 771 HVy 62,5 HRC.
477/1. Структура после отпуска, которая в результате трав¬
ления темнеет и становится шероховатой из-за выделения кар¬
бидных частиц. Возможно, что выделяются цементитные ча¬
стицы. В структуре имеются и более крупные эвтектические
карбиды.
500° С. Твердость 830 ЯК, 64 НкС.
477/2. Структура после отпуска. Светлые участка состоят
из остаточного аустенита.
550° С. Твердость 888 ЯК, 66,5 HRC.
477/3. Структура после отпуска, которая травится одно¬
родно. Участки остаточного аустенита не видны. Образец нахо¬
дится в состоянии максимального вторичного твердения.
Термообработка: 1235° С в течение 2 мину охлаждение в воде
(см. 476/7); отпуск при различных температурах два разе по 1 ч,
охлаждение в воде. Пластины толщиной 3 мм.
400° С, твердость 717 HV, 60 HRC.
477/4. Структура после отпуска. По-видимому, карбидные
выделения являются цементитом. В светлых участках остаточного
аустенита превращение еще не произошло.
500° С. Твердость 828 ЯК, 64,5 HRC.
477/5. Структура после отпуска. Остаточный аустенит на¬
чинает распадаться.
550° С. Твердость 927 ЯК, 68 HRC.
477/6. Структура после отпуска при температуре махснмдль^
ного вторичного твердения. Остаточный аустенит почти полностью
исчезает. Однородное травление матрицы обусловлено выделением
очень мелких карбидов. Темные иглы содержат более круииые
карбиды. Выделения, по-видимому, состоят в основном на кар¬
бида ванадия.
БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ № 214
Исходное состояние после отжига на зернистый перлит.
Твердость 254 ЯК.
477/7. Продольный шлиф. На фоне темной матрицы,ВИДНЫ
полосы скоплений светлых частиц шириной 4—6 мм, которые
соответствуют третьей категории [87].
477/8. Зернистый перлит. Мелкие и более крупные карбиды
имеют серый цвет на микрофотографии, а в оптическом микро¬
скопе выглядят розовыми. Они состоят из карбида ианадия.
Некоторые крупные, светлые частицы являются, вероятно, А4«£
и содержат более мелкие частицы серого цвета. Согласно рентге¬
нографическим исследованиям, в структуре, кроме Ме£у при¬
сутствует большое количество карбида ванадия и немного
Ме^С3, который в закаленном металле не обнаружииается.
Термообработка: 1220° С в течение 2 мин, охлаждение
в воде. Пластина толщиной 3 мм. Твердость 921 ЯК, 67,5 HRC.
478/1. После закалки структура состоит из мартенсита и
остаточного аустенита. Аустенитное зерно 9—11-го балла.
Светлые частицы являются МевС, а серые — VC.
Термообработка: 1220° С в течение 2 мину охлаждение
в воде; отпуск при различных температурах два раза по 1 ч,
охлаждение в воде. Пластина толщиной 3 мм.
400° С. Твердость 866 ЯК, 66 HRC.
478/2. Структура после отпуска. Выявляется только часть
карбидных выделений.
500° С. Твердость 921 ЯК, 67,5 HRC.
478/3. Структура после отпуска. Начинают выявляться не¬
которые мелкие карбиды. Границы первичного зерна аустенита
темнеют после травления.
550° С. Твердость 979 ЯК, 68 HRC.
478/4. Структура после отпуска при температуре максималь¬
ного вторичного твердения. Эта структура отличается ОТ Пока¬
занной на микрофотографии 478/3 однородным травлением.
Границы аустенитного зерна выявляются плохо. Однородное
травление структуры указывает на выделение мелкодисперсных
карбидов, которые, очевидно, являются карбидом ванадия.
600° С. Твердость 866 ЯК, 66 HRC.
478/5. Структура после отпуска выше температуры макси¬
мального вторичного твердения. Она травится сильнее, чем пока¬
занная на микрофотографии 478/4, что указывает на укрупнение
карбидных частиц.
750° С. Твердость 401 ЯК, 41 HRC.
478/6. Структура после отпуска. Некоторые выделения на¬
столько укрупнились, что становятся видимыми в оптическом
микроскопе в форме мелких пятен.
Термообработка: 1270° С, в течение 2 мин, охлаждение в воде;
отпуск при различных температурах два раза по 1 ч, охлаждение
в воде. Пластина толщиной 3 мм.
400° С. Твердость 828 ЯК, 64,5 HRC.
478/7. Отпуск после закалки от температуры, которая на¬
ходится чуть выше рекомендуемых. Темные иглы являются иг¬
лами распавшегося аустенита, а светлые участки —остаточным
аустенитом.
600° С. Твердость 927 ЯК, 68 HRC.
478/8. Структура после отпуска образца, который был слегка
перегрет. Плавление началось у границ аустенитного МЮрна,
где образовались мелкие поры.
МИКРОФОТОГРАФИИ
4
200 : i "8
|2.l|
200 : I
302
I 11.1) 200 : I 2 (1.1J 500 : I
|2.3|
12.31
I 500 : I
8
40 000 : I
303
12.31 1500:1
2
|2.3| 5 000:1
' x
, vV-'T-1 * . > Ш
у
i * -. '?T г1 ‘ jP
x pi
, W> n л f
% L> ~ ^ ’ -ЧГ 4
tr
• %
-J
* • v v, Л - m' 1 **1
A ^ * 4 - 4
^ » p «« ^ J . Jr
V,f ' < i v \ C' C
* / * m ^ ^ 9 *
- *щЧ Г V
— ^ \ iv ^ t • i\ i
*, Г* Ъ • fft ^Vy . *
}» /%¾ J$ *-
4
12.31 40 000:1
»
%
к
/ t ^ # •
»
4 '
6
i « * i ,
|2.3| 40 000:1
^ *
t w
• .4 /У • j
4
V'
# ji'V ■
. 1 \ «/ f* l
5 > ^ S| *.
•
8
12.3 ) 40 000:1
*л
304
>Т / ;
■ - *-$>
А
№.
Л; ■
1 500 : 1
7
1 500 : I
8
12.3]
40 000 : 1
305
6
40 000 : 1
5
II.1]
40 000 : I
зов
5
3 000 : |
IOOOO : I
^ !i.i|
8 Металлография железа, том II
1 500 : i
308
6
(2.3]
5 000 : 1
7
I 000 : 1
309
7
[2.3]
1 000 : 1
[2.3]
I 000 : 1
8
312
314
315
>.- - . /¾¾
, - »■ ■ *• »
К 7 'tV -^ --7
f/
v
|2 3|
I 500 • 1
.г л »; -л^'д
' •' - Г - ■' }v, .
f\t. Vlff*Zd&y' (f, A 1, w
-? ^ 3 • Л i #
>•:'•' ■-»' 'r.
-# *
✓ ✓
2%.¾¾
%яй
_фг>*
^ KYr*
v C
.u
70
1231
500 : 1
3 (2.31
Металлография железа, том II
is ooo l
1 600 : I
1 500:
6 [2.3| 500: 1
316
5 |2.3] 10 000:1
9 12.1] 1500:1
2 000 : 1
12.1]
12.1]
500 : 1
12.1]
5 12.3] 1 500 : I
б [2.3] 3 000:1
7 (2.3] 20 000:1
1 500 : 1
1 500 : 1
12.11
318
»,. '>■■■ } '■ * n* С&•■ г -
{' |? & v'aSkr^y^?.' Лг *
<*Л irW'-r> ^л у>л -* т
Л'
Jc-*, О
'ИГ5ч- \-4.
Ъч >р\ 'у* У/'-лГ' * ч
^4*
' #
% ГК
j # * ?./ 9 ' 'Л * . *
<м*ГЛ% rAv < УЛ'Р
4 12.3|
200 : 1
322
323
|1.2|
3 000 1
*ч >'v. »vV •
L -T~~~.. vl . л >' Г
- ч v \
-- V . у*ч ",
V
' v-;?
— . * fc%
L^*V • Mr /у y .*-
7. .. / —• ,* *
'-*• -. лч
p
*
11.1]
I m
200 : 1
3
(111
500: 1
6
(1.1]
600: 1
7
500: 1
324
*
/ 'V
¥ _.
r* r'Ttjf
f + ‘
- - V .- .
'* *«.4* TV Л .• • *
•>-
S *;S+ iV S: *
*'
■ -;
->■ ,,;^b v.;'^r\.t;
*r • 4 • "
Ш:& . ч
.
4*
v cAi л
li.H
500: 1
7
500 : 1
8
12.3]
1 500 : 1
w
327
1 5С0 : 1
8
1500:1
328
3 000 : 1
% 5-г л
, 1 •> * >Л1 . Г' V ~
j » Ч. ... *1
f >. *
kvV."' JU'to';* ?-.
■^Л^Л^'ТЛ * r.V -\ Г
ЧГ*
:ы.
£&> 'Аш-'HW
ЧГ* V,.' .¾¾¾ * : • <7с
г. v4'‘V'^
(e x'* >*.«Ч ЛУмк^Ь»^. <.
8
[1.11
1 500 : 1
7
11.21
330
331
332
11.21
5 000 : I
2 000 : 1
333
11.21
5 000 : I
S
11.21
5 000: I
335
338
ч
v V
4 Ц.2] 2 000:1
12.3]
13 000 : 1
12.31
2 000 : 1
|2 31
: »
&V 4v-'• ^ :-- "iVv ;
|2.3|
■ д—гл,,:
vx »V5' *7’<
ШшШШш^ШШЫ
&г^-Sti 3¾¾
г®. Jtf* Ил??
Э&МЯЙ”>«5^.*85зЬ .. /¾.
500 : 1
G
11.11
11.11
1 500 : 1
344
3 Ц.11 1 500:1 4 ' I33.ll 1500:1
<SSK;J*
*У.-VC.''
^^Ч%ВгГ^г4. :*: '■..' V ', w. 'ifcjS
: ч ^e>>Tf .SKl \ ... •?*>*? ., '
NJt .}iT!*«.v^ Si J V'# ^ 'i' 4Г1
4*1. <л
У r -'S^^X'-'^ 4* © гг V**1. ;.к
lor* 4~ И^ОС^ОС
1 500 : 1
О
12.3]
1 500 : 1
7
20 000 : 1
347
19 Металлография железа, том 11
348
349
|2.3|
[2.3|
351
352
li.il
500 : 1
8
ll.ll
I 500 : I
353
354
и
S
e .f
12.31
100 : I
«ate* s»**i i&fe&
- •• '■; W* '“.i: X—--- -r-^
£ ^^v::>
N **f* t *‘ ' ' •*А&2т£т*Л*1^'тч
*f*r> J"*—* .4).w^Y • ** A * f '-**
* к '*** .£«
W*** *rV~r V' '“'■f-‘* ^ r e'^*" i^Y
ift f.*‘ *й*.*7 >• -< -f^r^i^ - *1Л« >•"'« * •*",. j»> iv 11
— • -4» .-»•*. Jv **m««'>rr Ч^—-" ^ V-. » VW -Л. »
*T ,' ,.v * - il/ W«0 -чУ4*» ' *¥'i**f '*/*r* ,1 • сл T
!;^tv *. •s^L - -.\ ~~ v • *• * —'• • **• — •4
G |2.3| 100:1
II.U
355
7
12.3]
20 Металлография желеэв| том 11
10 000:1 8
|2.3| 40 000:1
-Г
356
357
359
380
361
12.3]
8 000 : 1
1 500 : I
! 2.31
500 : I G
[2.3]
500: 1
4
12.3]
500 . 1
8
500 : 1
363
1 12 31 500 : 1
4 11.11 500:1
15 Металлография железа, том II
5 |2.31 1 500 : 1
365
367
369
4 ^ V r * I'TJ^* '- • ^ 9r5 ( . N»*3#
I |2.3|
•v
-•■’ \
20 000 : 1 2
12.Ц
I 500 : 1
• w‘ ’V* ^
$ щ/гь&з&тш
...' -■ . * '•-- *-••. •.- Vr * P*' „£ 4lEc^*4 - *
** **$- • ^ * ,
l! >V< .Гг'-;, .’•♦яг. -I*; ^ 'YH»^Ml ,
^fC - ^¾.4 4 • v^"* - ^ ■ | <*•
л- .,:^4 Л Vvi v ' .4
• ^. . uy. , >*l. *^*
,fcv Y (V- *4. :
3.¾ V*f • ^ ... ц л*
’. -• Л„> .’ 7: я- V- *v - >'-•• ‘
л .: - '« jy».^ к
V * »^Л':
- .#▼ f.4t
«> :, /• л v V , i ,.
’ 'ч %/.:••-> •
*V V » . . % щ*, •*■■ >**v . * ♦ *
'V. «'• * * -' * * •- о (W
Лг . w.
12.3)
40 000 : 1
** Р««1! ж "■ *, V4‘ * !
^ ^ W ^ »1 .
• XV '•' ." X «
, л т\* А
-^- * ♦, .* «
- *
* *" >* -
-.»*
20 000: 1
*
.
*м / *
12.3]
; h - -'Х;; -
V^.N'-V W‘ <*
w ,
г/м
aV, ’ f '/t • •
- V.
//
1 :<• •
■ Г
S 'T?^' £W -4^¾
.V . A .
,- •*•:
4--
■лч.\.
).,i
.•••• •• . *♦ ?.\^v
i
,*kVV .
?.ЙУ, j
:. al->:
Ш;1
•й T T v 7
4 »•>
^ . «
, ./
S • ,y«
y:> J . •
•’* J>
4/j..^ • *ч • - -"v •
IT *V ’] < . Л^ .л. У . ! 'm'A' ^
200: 1 7 12.3]
6
12.3]
1 500 : 1
371
б 12.31 1500:1 6 12.11
Ю Металлография железа, том 11
20 000 ; 1
373
5 000 : 1
lOOOO : 1
200 : I
500:1
[l.2|
123.11
[23.11
123.11
374
375
377
|2.3|
■ si'.y 'З г д
4- ,-»>& да
г .#*'
« «
. « \
лй
Ы.1- #
- 'V V
с
I ■ '
W
7 v/Vn"
С>£
Ife&Av
ш
i ^ * .*£ *
fejfe* vSr
12.31
Itf ^-
1¾
1 500 : 1
8
1 500 : I
378
l
500 : I
[Ml
500 : I
379
G
12.31
1 000 : 1
(2.31
3 000 : I
17 Металлография железа, том II
380
4 [2.31 1 500 : 1
[2.31
3 000 : 1
12.31
12.31
1 500 : 1
г’ л *
v
Ф<
5 [33.1) I 500 : I 6 [33.1 +- 38.2| 1 500 : 1
5 000 : I
12.31
I 500 : 1
|2.3|
I 500 : 1
383
з
20 ооо: l
6
(2.31
20 000 : I
л
384
. Ы TV
« *.$/■ KVT* i
• 4 n - /г И*^
? . . * ,
«« . j J L ^
l л'СТ ч*ч% . иГ «ь1 ЯТ» 1 я» “ О *f 'I
^¾¾¾¾¾% *4? A &
* /J*'/lО * i jVf >■, /г Л I %. 4^Л ^
»;%4 ^чЖ^чУ “«aft ? ’о'Т*'
та5к^*С?. ■л-амйг v ®кч/
Х л5Ь*?'' ^ ^ 'Цг.• >4
л tJ, / Cs^d XL ‘ '-Ь ' ^ Iv^i -'J .lyj' Vf .
^ v . Т'УТга ^ 1 г 1У , »v г
дож
>*у
1-11
* ш
f(J\T0 j
». *
1 500 : !
Т ‘Г г^\ • *• . \ •
fff ■ ‘Cl - •„•• .▼ г'г. *£
• ' v . ’ v. -1 Г .. о.
*■», ' '4 V »^"w V'4-*
»( . v Ллу ^ • '
*: .> <*>*0 <» » '
-1. ,*\^Г'А ■’■' *.#¥&!• ¥
,:Ч>^ p-**4%W :
, ■■* • ’</
») . . «к
4Л
• *С. * С ■* 2
^ К •
* ' *> - » * ■ > -Д ' • -«*
-■ '<.< ' '- «»' \ ..
.•■• ;° *• ••: •/•> v- -’^'. :.v
‘ У? . ^4vP' • * .1 .7¾ -. »
' ,V4S3
г*
JK
' г /■ > * -1.
к л
^^¾¾¾.¾
^ .А г?
И, IFJ‘l »»<Lf 1. » , -v , ■ , ■-. .
** ••>'-. .* '•• i.-‘ • .« •/ •;•• . “ * T- ’
1241 1 000:1
7-
[24]
5 000:1
.*• г o!e.
У* . w / ^чс О
V
' * в. v
О %ж . • о • ~ • *ч° •• Лв ^
Л N.. # Ъ 1%%у^
^ р о о:
'. V о-
. ... 6.V,
о У cf -У‘-а
ЬосГ
t Vo
1241
•уу/ < •
а Оо'г. • _ъ-
Л» « - '
385
v-«. J ' ъ А ' <*
У • *:
'• .\ .-.-г ‘ .
:<К i:«.**•. :¾
•>ЧС С:у^оВ,: ,г у. о
£..<°“ л • - о он, 3-*«Д?ве
:гь о лу;
; ••• ** : *, . '--
.
I. ^ i • V* ■ V* V- Л*
4^: *л/
f£\
' .
* ‘~>-
PVr
*'
f*
♦ s
*
и
-0^ • *>.!
1 500 : 1
124)
1 500 : I
124]
Шт : 9l
500: 1
B№K'
г;* ■ Тш >Vv: •
;
■П №i • т&я
■ ■ % /ь
|24]
•г
*• • «■«■ .*• •: •>
3 000 : 1
G
}\. $
' У *•' \ *
?. ь. ^
р* V *•
,. •
;сГ* • • 1
fr’Ul
Ч/’чЧ
>
* i >•
*«>• •*»
• t
Ч**А-Г
,.• ‘ . Л
.4 \
® • А*
» ** *• 0>
... / f ;•
,• »* .
а * <>* * •
.в. «
О • V* .
•/V *
0 4 .<•
/ ff <
'.•в0 .
% * °л
? ^
*® /Ч*
♦ »•• • £°«>'о
V
O'* л f л оа
т
<**■
“ •
*%W‘; 4*'•.■.•»>■ ?■*■
о о • .
о • . а ♦ . **
'-'•л /) <* *
4? У О ^ ^ С0.
* ^ *» * * О -
о cf v * у
« *
С-.
: ~у
1 500: 1
к. ь
8
Ч- -
«•#* *
• ✓>
7
1241
1 500: 1
386
i
l-M|
Г) ООО : 1 2
I -‘11
I f)00 : I
v'. * Sa •j^-V
л Д' J-- 4- o. i.v
vJo " . V. *
KS
1 500
[3.3]
20 000 : I
387
7*
5 000: |
Id Металлография железа, том II
[2.3 + 3.3]
5
[3.3]
I 600 t 1
7 [2.3 + 3.3] 3 000 : 1
I
..S3 JVxxf'- 'm я£яш
13.3]
389
1 500: 1
3 000 : 1
13.3]
l 500 : 1
1 500 : 1
13.3]
[3.3]
9 [2.3] 15 000:1
2 000 : 1
391
393
it»» •**: * ~‘Щф .*
A'* *ЯЗ* ’,, , \ Л
to *}&T J& A
» v «|jff _ »v
'■*»«%.!. „ь,
J*.W Vt;>'to
• - '» ,-*«
ли» - •**
200 : 1
(2.3]
ST4, Я
400 : 1
3£4F
S2a,
>л1Ъг.
A. Ж-t ->
_ j*,. ^
HFfcW
11.1]
200 : 1 4
12.3]
1 500 : 1
Sfl&r*
•;//*? и
»#* jTyi/д
У' >-■*
жу'-"/
ЖкГ''
\VA
JfTi * ^
д! VA*
\{ ,
,л уЧ I 1
w la. ’
A ^ ^ 7Г •
. \ IL^ УХ
1’ . JL
1 000 : 1
1 500 : 1
Sr-T^r:
?/4dX**^v£Vг :ч
Акта
ifcji
500 : 1
nl, ' и.1уДу ' 1) * ч >f л.\1 /'v^iCfcV ■ Л.
\>\ J*i- ' f »\.\у ЛКУЛаu#v ,« zUi*_:*л “Тг
* >*WOJ
12.3]
7
8
1 000 : 1
394
i 500: l
о 12.31 p/ 1 500 : 1
gf
• Л**' ??***•**.
£■ & у, .-••;* ' ><л л. ••-«t
*•
4лИС
зк'. .,-Ar'v^ <*-■•"
' • ~ V ^ ^ г* _,
£&• л. ъЁШ*.
200 : 1
7
[2.31
200 : I
395
3 |2.3J 5 000:1
2
11.11
10 000 : 1
12.3)
15 000 : I
?Г V *4
v / ¥la’ T 'V
7Г V *V/
G (2.31
Металлограф» железа, том II
5 000 : I
'* <
v%A v?
7 |2.3]
' V *
4*
} i *Л *. *_*в!
5 000 : I
396
400
402
|U|
1 000 : 1
• л* Г ‘ Л? ''■ ■' ■
£-й£. .v. •■
■'■•л'-:.' >$g! - *
< • /V V • • ~ -~> ' *
П.1]
200 : I
к?г
[2.11
3 000 : I
П.1]
2 000 : I
11.11
2 000 : 1
403
12.31
12.31
2
12.3 J
I 500 : I 6
1 500 : I
3
|2.3|
200 : 1
12.3]
200: I
&ЬЧЛ,+«А*Ъ
4
116]
Металлография железа, том 11
200 : 1 8
не]
200 : 1
404
тмт
3
|2.3|
5 000 : I
12.3)
15 000 ; 1
20*
100 : 1
7
М-1]
1000 : 1
11.11
200: 1
406
1
11.И
1 000 : I
407
I 500 : I
(>
5
|2.3|
|2.3|
40 000 : I
I 000
* . \
1 5
;' V Г: ■ v '
.1
I j I v;: > 4> f, ; > j / * '
' i 4 K'-f-,' t . л**?/' т f
у.ь л' V t.; ' \ .V\ , , VVI'h
,'$<• i\i щ , ' Ф
raiifi
Vsif.> • f
::рлУ
•4r
4? *Ж
I
|3.3)
12.3]
500.: 1
Mr t rdtt
1 500 : I
20 000 : 1
[3.31
[3.31
|2.3|
10 000 : I
V- 1
409
4
£ /г v. \ f ' .
> ' V- - , -- .
-Зь
“ I- ^ \ N. ^— ' ~A ^r-
?
>; \5 ~ш
/ /ч
*
Nm -
u 4' < ^ /~
V ■ - V &РЛГ* .
12.31
10 000 : 1
v .*. ‘ r:
13.31
. ?
' 3’
f *-
* • «*
7 500 : 1
л**'* ' лWAS f^V AD
1¾¾¾¾
■■■ /Шш
МШ'Ш
12.31
40 000 : 1 6
13.3|
1 500 : 1
I |3.3] 40 000:1
V7
L ■ ^;,
Ш«Ч
. V I *’
1j?£ .. <
5 (3.3]
21 Металлография железа, том II
• -
1
10 000 : 1
[1.1 + 3.3]
1 |l.I 4-3.3]
4
I3.3]
I 500 : I
I 500 : I
412
|з.з|
10 000 : 1
. * /-. Vor \
Y.+, ?>> •• -
/¾¾ V^'-: *
<V iJ .v ■<'•;--^ • 4>- •
. - .- i Л л. . /-. ■.> .-. • ••
[2.3]
13.31
40 000 : I
13.3]
10 000 : 1
413
C . .' .-1 mf\ .V J
*# v. У- у r,-.w^*w
»W. *• t
^'C-r<fjr£:
';(V
. V • ч? , - .- v
-r 1 :V ;V- Vl *7\ :
: 1 у %
"
. * " .4 • * ,
\r%j j
l" у
/., :v’;.у .,
viP'. 'M 0« л/?-'
• ^.-vN-л. ;ч '.. 4 • f’.v;
1
|l.l] 500:1
2 11.11 1500:1
13.3]
500 : 1
\s*
Ц '§,>•;
Щ •
Л<; |
• - A *4
■ T*
v4A\
tH3!v
w
-4
*' >
’ \
Cr * ^ X
1 500 : I
. * * •
\ л. г&\*1м!Г к a —v. -.7?
>V/f
V;V- ..
jV я '• *
A 1 1
. V\ u s ^ * <*
v
t L&
44
■i
<• t 'я j J‘‘h 64
V -4■
,-v?*'
W '
T>Vkr-
13.31
20 000 : I 6
|2.3|
500 : I
21
414
415
5 13.31 5 000 : 1 О |3.3| 5 000 : 1
1 [2.1 | 1500:1
3 12.31 1 500 : 1
5
[Ml
1 500 : 1
' % f •
> - Л *
. - -tW .
y;W
. 'V . ^ J. T> *i.
, / *Sr --*x
:>-v.
_: V >
<^ :*s \
^ » 4
• • V*
•
v£s-
J* * .
V > * •
.• c ■
>
ii*% *c
«►< * t . .. .* <
•v
. i/v 1. A'
1 500 : 1
4 [1.1] 5 000 : 1
7
б
[33.11
[2.1 J
1 500: 1
418
I 500 ; I
12.3]
1 500 : 1
1 500 : )
1 500: 1
12.3]
12.3 J
} 500 : |
419
i
|U)
500 : 1 2
ll-U
1 500 : 1
7 11.1 j 1500:1
22 Металлография железа, том Ц
8
11-11
3 000 : 1
422
[3.31
13.3)
5
,1 500 : 1
6
)0 000 : 1
■ .1
. -v ,'v • \; u :. >•
". w.;.
> r v v . • ■ 55 • *- v* -,- * % . • J *» " • t ”
• ^ .,- Л .*• .t - * I • W. „< > * ‘Vf Л - • ,%
• <v>4- 'W-Л- *
‘ iiM" * Jw ,• • /1
• • ■. .-. £ . •
.* >' ■>>
13.31
1.1.31
*
8 000 : I
13.31
13.31
13.31
13.31
10 000 : I
426
At A- . %*
*■ %
*> «
' « *4 * >
7
✓ v
v V-
v ч>
13.31
80 000 : 1
1 500 : 1
•*/ \',v’r -
[38.21 1 000 : 1
- , • Л . tHjfi
4: # * /*
|38.2|
J* =s ■»
1 500 : I
13.3)
|3.3|
13.31
Ц'*4
13.3]
13.31
1 500 : 1
5
12.3]
80 000 : 1
б 12.3]
23 Металлография железа, том 11
1 500 : 1
12.3]
20 000 : 1
,. V • | . . -jV Д /' - 'Ч'Л
li,
• ” • Д*>£±. Ь>, ^ • 4**\'ч ,*$ 3
9 щ % '
*5
Vi>
ч*»*
V;
20 000: 1
428
133.11
5 |33.1 + 38.2) ' 1 500 : 1
133.1]
1 500 : 1
11.11
1 500 : 1
12.3]
1 500 : I
II.II
I 500 : 1
sfrS < iff :-
%»Л>
|2.3|
' &S#Vv V--3S S»‘ •;' '• .
> - - Ш ■
m шз
'^iv^ ’4a? 4 4to V Л*
ЙдоэтГ«-#л ^SL'.fne .499
I 500 : |
|2.3|
I 600 : I
430
431
432
1 500 :
(2.3 J
■a*
1 500 : 1
l 500 : 1
% • i
V
y . ^ f !
гГ
л
:-
. * v
40 000 : J
б
[2.3]
5 000 : 1
13.3]
1 500 : 1
434
$3&S5
!T c- . < -<v >£7'+*1
С П .¾^ *
*$И* ^. -:
\ \лйК7* ^;v
К /fi? j
v ^УЧВ&Л**
5. • • * <. ..: * v£ 4 £.г
5 ■ >vc^ sr
,л :¾¾¾ r:w^ ^
.•
Ч ,., 1,:-.
Ц ' * t !и .•* 4
ш?
L » ' ■Лд^У’ ' £ ' • >■
S* ’. Я/^ v
Л*а^
з* Л Е ^5®
од-.-ч»
МцЙ?"' .
ж
Д;Я>с£
^ >;Л
(2.3]
500; I
ч|' №л.\ *, >/7И
*адайЛ&'
SSL’ г -Vv fc’aN?
P4*4 .sv'Wd ■•■.§
* < Л> —• ? -v
\Wvi'->
435
13.3]
1 500 : I
5 l2.3] I 500 : !
8
IU|
5 000: l
24 Металлография жс.тоаа, .ом II
439
7
124|
500 : 1 Ь
124J
1 500 : 1
мг ч
439
12 600: 1
3
7 000:1
7
124]
440
442
г> У>&
%*$& &$:?Ц0г.± -:
‘Vv V ,¾¾
iS^Cvrtt^.AГ- к.4 \-ЬГ'-'Л
1241
6 [241 30 000 : 1
I 500 : 1
7
1 500: 1
8
|3.3|
443
124]
80 000 : 1
Г
HOI
С л
000 : 1
ШШШШ Шм
л £Sf ,г*1
« «4« / 9 J г w
, ' » J 4 С V
jy ,/н %
V
г
£
Ф<
:А / v
■ • *»
^ .
«V.7*. ?
\ Гг V /’
Ц241
Гя
р
« *'
60 000 : 1
1 500 : 1
000 : 1
25 Металлография, том 2
7
100 : I
8a |1.U
f. 1101
100 : 1
445
i
|U]
500 : 1 2
11 • 11
100 : 1
И.II
*\*%J
^ y> .•'jU* ••.
3»
7
500 : 1
8
1 500 : 1
446
la 11.1]
6(161
(2.31
500 : 1
4
[Ml
1 500 : 1
6
200 : 1
12.3)
7
11.11
1 500 : 1
8
1 500 : 1
1 500 : I
6
12.31
7
448
1 500 : 1
7
[2.3]
8
[2.3]
5 000 : 1
[2.3|
12.3]
500 : 1
450
з
12.31
I 500 : 1
12.31
12.3]
5 12.31 .10 000:1
I (2.31 1000:1 2 |2.3| 1500:1
3 [38.2] 1500:1 4 (33.1] 1500:1
5
12.3]
1 500 : 1
11.1]
1 500 : 1
7
(2.3]
500 : 1 8
(2.3]
1 500 : 1
26 Металлография, том 2
452
7
1 500 : 1
8
11.3]
10 000 : 1
шз
454
455
3
(Ml
5 000 : 1 * О
5 000: 1
456
10 000 : 1
10 000 : 1
5 000:1
457
lui
(2.31
10 000 : 1
10 000 : I
458
7
[2.3|
1 Г)00 : I
459
з
I2.3J
500 . I
I2.3|
1 500 : 1
5
[2.3)
10 000 : 1
[2.31
500 : 1
7 [2.3] 1 500 • 1 8 (2 3J
27 Металлография железа, том 11
10 000: I
460
ll.l]
. "о*
»Vtr-.
иМ'*
I
Л •
\ '1°
4 1 *
V*
’ ,v
*4
:-5. ,
•
\ .»
е%
* .‘Ч,
1 •
♦1 г
sf
/
133.11
<7 ►
* ,• «
•; f о
У
| Li
J 1 \
/. о ;
¢) »•
О'
500 : 1
'
d
ZJ.
А *
£ *
I 500 : 1
: •. .-.у V*" { ,
ss® • V rh'
1 -V r.-r. v- .tf: •
11.1]
1 500 : 1 6
133.1]
1 500: 1
7
1 500 : 1
8
12.3]
1 ) 000 ; 1
461
7
[1.1)
3 000 : 1
462
'ШШШ
1
11.21
8 000 : 1 2
I Г)00 : 1
.11.2]
5 000 : 1 6
|3.3|
1 500 : 1
7 |3.3| 1500:1 8 |3.3| 40 000:1 9 |3.3] 1500:1 10 |3.3] 10 000:1
1266
464
13.3]
13.3]
466
|3.3|
12.31
3
12.3]
20 000 : 1
13.3]
13.3)
3 000 : 1
12.3)
20 000 : 1
>АС,
• */£№&&&& л«гг.
^»^7,5Л7»- '5©'
SjSMic * Ж>г^1Г,
ЭвШФ.■-¾¾
I у ( jf, ^KL^C
Y*3k
^л^гх -. 'Лчзт^ - чЗк&£
йя.^ь>ж .-^ <*/>». v /fevS
7 [3.3] 1 600 : 1
28 Л\еталлография железа, том 2
а 11.11
3 000: 1
468
470
471
472
473
fijXp :r * -•>, *v * X,. j
J-.
■
13.31
1 500 : 1
- --.:¾
/¾ •
f ;^/ . vAr?v* .. vrA' jv-г* Г* .-.- . * ^rr.
7 13.3)
29 Металлография железа, том 2
1 500 :1
.30 000 : 1
478