» » Влияние фазового состава на структуру и свойства стали 0Х18Г8Н2Т
26.10.2015

Согласно структурной диаграмме железо-хром-марганец-никель (см. рис. 12), стали, содержащие хрома, 8% марганца и 2% никеля (при отношении Ti/C-5), при высоких температурах нагрева (1200°С) находятся в двухфазной области α+γ. Однако количественное соотношение этих фаз зависит от содержания феррито- и аустенитообразующих элементов в стали, как это ясно видно на рис. 22, на котором представлено изменение содержания α-фазы в зависимости от температуры.
Количество α-фазы в плавке Ф на 25-30% больше, чем в плавке А, и эта разница сохраняется при всех температурах. Более подробно каждая плавка была исследована после закалки от двух температур 1000 и 1200°С при соотношениях α- и γ-фаз, указанных в табл. 4.
Влияние фазового состава на структуру и свойства стали 0Х18Г8Н2Т

Количество феррита и аустенита определяли по методу секущих Глаголева и контролировали магнитометрическим измерением с помощью эталона из хромистой ферритной стали 0Х18Т на анизометре Акулова.
Микроструктура сталей плавок А (рис. 23, а, в) и Ф (рис. 23, б, г) в закаленном состоянии состоит из феррита (темного) и аустенита (светлого). В стали плавки Ф наблюдается более интенсивный pocт ферритных зерен при повышенной температуре. Так, при увеличении температуры от 1000 до 1200°С в плавке Ф величина ферритного зерна увеличивается с 6 до 2 баллов, а в плавке А — с 7 до 5.
Влияние фазового состава на структуру и свойства стали 0Х18Г8Н2Т

При исследованных температурах закалки феррит и аустенит имеют практически одинаковую микротвердость (HV феррита 270—300, HV аустенита 280—310). Поэтому, несмотря на существенное различие в количестве α- и γ-фаз исследованных сталей, их механические свойства при различных температурах испытания сравнительно мало отличаются друг от друга. Более аустенитная сталь (плавка А) обладает несколько большими прочностными свойствами и меньшей пластичностью (рис. 24).
Влияние фазового состава на структуру и свойства стали 0Х18Г8Н2Т

Высокая пластичность (δ > 80%) и низкая прочность (σв≤5 кГ/мм2) при температуре выше 900°С показывают, что независимо от соотношения фаз (в пределах от 30 до 85% α-фазы) стали обладают высокой технологической пластичностью в интервале температур 900—1200°С. Данные по кручению также подтверждают это. Выше 900°С наблюдается резкое уменьшение крутящего момента и соответственно — увеличение числа скручиваний (рис. 25).
Известно, что аустенитные стали, в отличие от ферритных, обладают большей склонностью к упрочнению под влиянием холодной пластической деформации. Увеличение прочности в них зависит не только от механического наклепа, но и стабильности аустенита. Образование при деформации мартенсита способствует повышению прочности при одновременном понижении пластичности.
Изменение механических свойств сталей с разным соотношением фаз в зависимости от степени деформации (при прокатке) показано на рис. 26. Повышение степени деформации ведет к увеличению прочности и уменьшению пластичности, однако интенсивность этих процессов выражена более ярко в сталях, содержащих большее количество γ-фазы. Более «аустенитная» двухфазная сталь (плавка А) интенсивнее упрочняется, чем более «ферритная» (плавка Ф) (рис. 26). Например, предел текучести при повышении степени обжатия от 0 до 50% увеличивается в плавке А (70% γ-фазы) от 45 до 143 кГ/мм2, а в плавке Ф (40% γ-фазы) от 45 до 110 кГ/мм2.
Влияние фазового состава на структуру и свойства стали 0Х18Г8Н2Т

Таким образом, склонность двухфазных сталей к упрочнению при холодной пластической деформации зависит от исходного количества γ-фазы; чем больше ее, тем выше эта склонность в связи с превращением аустенита в мартенсит при деформации. Магнитные измерения сталей после различных степеней деформации дают количественную оценку степени стабильности аустенита. В закаленном состоянии двухфазные стали обладают определенными ферромагнитными свойствами, пропорциональными содержанию в них магнитной α-фазы. Независимо от исходной температуры закалки с повышением степени обжатия до 50% намагниченность насыщения в обеих плавках увеличивается (рис. 27). Причем величина намагниченности насыщения увеличивается более интенсивно в плавке А, т. е. в более «аустенитной» стали. Увеличение намагниченности насыщения при деформации свидетельствует о повышении количества магнитной фазы, состоящей из суммы α+α2, где α2 — мартенсит деформации (табл. 5). Так, в плавке А (с исходным количеством фаз 30% α + 70% γ-фазы) намагниченность насыщения увеличивается от 2800 до 9500 гс, что соответствует увеличению магнитной фазы α2 на 47%.
Влияние фазового состава на структуру и свойства стали 0Х18Г8Н2Т

В плавке Ф (с исходным количеством фаз 60% α + 40%γ) намагниченность насыщения увеличивается от 6000 до 10500 гс, что соответствует увеличению количества магнитной фазы α2 на 21% (табл. 5). Следовательно, деформация при комнатной температуре дает в стали плавки А большее, по сравнению с плавкой Ф, количество превращенного аустенита.
Различная степень стабильности аустенита в зависимости от исходного химического состава стали 0Х18Г8Н2Т (плавки АиФ) и от предварительной температуры закалки (в пределах одной плавки) объясняется разным содержанием основных легирующих элементов — хрома, марганца и никеля в α- и γ-твердых растворах.
Влияние фазового состава на структуру и свойства стали 0Х18Г8Н2Т
Влияние фазового состава на структуру и свойства стали 0Х18Г8Н2Т

На рис. 28 представлено изменение состава α- и γ-фаз в стали 0Х18Г8Н2Т в зависимости от температуры закалки (определено на микроанализаторе Камека).
В распределении основных легирующих элементов (хрома, марганца и никеля) можно отметить следующие закономерности:
а) содержание ферритообразующих элементов (хром) в α-фазе выше их среднего количества в стали, а аустенитообразующих элементов (марганец, никель) больше в γ-фазе;
б) повышение температуры ведет к увеличению α-фазы в стали и состав ее приближается к среднему составу стали (содержание хрома уменьшается, а марганца и никеля увеличивается);
в) наоборот, состав γ-фазы, количество которой уменьшается с повышением температуры, все больше и больше отклоняется от среднего состава стали. Причем, содержание аустенитообразующих элементов в γ-фазе, особенно никеля, возрастает.
Отсюда можно заключить, что независимо от исходного соотношения фаз в плавках А и Ф повышение температуры закалки способствует увеличению стабильности γ-фазы за счет ее обогащения никелем и марганцем.