» » Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т
26.10.2015

Второй интервал (500—800°С) оказывает более существенное влияние на свойства стали 0Х18Г8Н2Т. В этом интервале температур меняется соотношение α- и γ-фаз вследствие образования так называемого «вторичного аустенита», располагающегося внутри ферритной составляющей.
При изотермической выдержке и интервале температур 500—800°С происходит старение ферритной составляющей (чем выше температура, тем больше скорость превращения), в то время как аустенитная составляющая не претерпевает изменений.
Старение феррита происходит в три стадии. Начальная, или первая, стадия начинается с выделения диспресных карбидов M23C6 и TiC в феррите. Следовательно, первую стадию можно условно изобразить: Ф → Ф + К (Ф — феррит, К — карбиды).
Вторая стадия старения состоит в образовании вторичного аустенита, т. е. Ф → Ф + К + А2 (A2 — вторичный аустенит). При 650—700°С (выдержка 1 ч) начинается образование вторичного аустенита в виде тонких пластинчатых выделений (рис. 38, б), определенным образом ориентированных по кристаллографическим плоскостям. Свойства при этом меняются сравнительно незначительно. Так, увеличение количества ферритной составляющей путем повышения температуры закалки oт 900 до 1200°С вызывает повышение электросопротивления (рис. 39). При старении феррита (2-я стадия распада), сопровождающимся обратным процессом α→γ-превращением, электросопротивление начинает заметно понижаться и тем в большей степени, чем интенсивнее было старение.
Параметр решетки феррита при этом незначительно уменьшается. Параметр решетки аустенита практически остается без изменения на всех стадиях старения (рис. 40).
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т

Механические свойства при этом меняются также сравнительно незначительно: чем больше количество исходного феррита, регулируемого температурной закалки, тем в большем объеме происходит образование вторичного аустенита; незначительное снижение пластических свойств наблюдается после предварительной закалки с 1200°С (рис. 41).
Микрозонд Камека (локальность метода 2 мк) не показал изменения в составе феррита, т. е. на начальных стадиях его распада образующиеся фазы слишком малы, чтобы микрозонд мог установить концентрационную неоднородность α-твердого раствора. Состав исходного (первичного) аустенита не меняется (табл. 8).
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т

Образование вторичного аустенита сопровождается диффузионным перераспределением хрома. Во вторичном аустените хрома содержится меньше, чем в стали, и процесс старения сопровождается увеличением содержания хрома в феррите. Это подтверждается также понижением точки Кюри с 660°С (закаленное состояние) до 620°С.
Третья стадия старения феррита в этом интервале температур сопровождается выделением σ-фазы наряду с дальнейшим увеличением количества вторичного аустенита.
В связи с увеличением концентрации хрома в феррите при длительном старении по границам зерен, т. е. в местах, наиболее обогащенных хромом, образуется σ-фаза. На микроструктуре отчетливо видна 0-фаза в виде прослойки, располагающейся по границам зерен (рис. 38, в). Эпектронномикроскопическое исследование структур показало, что a-фаза, выделяющаяся на границе ферритного зерна, окаймлена вторичным аустенитом, образующимся в обедненных хромом участках (рис. 42).
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т

Наличие σ-фазы было подтверждено химическим и рентгеноструктурным анализом выделенных осадков, а также окисно-пленочным травлением. Рентгеноструктурный анализ осадка, выделенного в стали после длительного старения (700°С, 100 ч), показал, что в стали содержатся хромистые карбиды типа М23С6, карбиды титана TiC и σ-фаза На рис. 43, а представлена фотография микроструктуры стали в охрупченном состоянии (σ-фаза видна в виде оторочки темных аустенитных зерен на фоне более светлого феррита). На рентгенограмме (рис. 43, б) анодного осадка, полученного из стали в этом состоянии, представлено характерное для σ-фазы расположение линий. Состав σ-фазы: 57% Fe, 35% Cr и 8% Mn.
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т

Таким образом, третья стадия распада феррита сопровождается образованием σ-фазы и увеличением количества вторичного аустенита: Ф → Ф + К + A2 + σ.
Конечная стадия распада феррита ведет к существенному изменению свойств: резкому уменьшению электросопротивления независимо от предварительной температуры закалки (см. рис. 39) и уменьшению параметра ОЦК-решетки до 2,8674 KX (рис. 40). Незначительному повышению прочностных свойств соответствует существенное снижение пластичности (см. рис. 41, б). Относительное удлинение снижается с 32—38% (закаленное состояние) до 10—15%; относительное сужение соответственно с 50 до 10—15%. Провал пластичности сопровождается также значительным уменьшением ударной вязкости (с 20 до 3 кГм/см2), повышением твердости (с HB 220 до HB 280), уменьшением намагниченности насыщения (с 9000 до 5800 гс), что показано на рис. 44, а. Значительное изменение всех свойств на третьей стадии распада ферритной составляющей сопровождается охрупчиванием стали.
Сдвиг кривых и соответственно порога хладноломкости вправо — в сторону повышенных температур — результат описанных выше процессов (рис. 45).
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т

Электронномикроскопическое фрактографическое исследование изломов предварительно закаленных и затем подвергнутых длительному старению при 700°С образцов показало, что поверхности изломов резко отличаются друг от друга. В закаленном состоянии (как после закалки с 1000°С, так и с 1200°С) видны вытянутые чешуйки, что характерно для вязкого излома (рис. 46, а). В состаренном состоянии (после 100-часового старения при 700°С) видны крупные непрозрачные выделения расположенные по границам зерен, по которым идет хрупкое разрушение (рис. 46, б), хрупкая трещина зарождается в основном в местах макро- и микронеоднородностей. После повторного отпуска (900°С, 1 ч) наблюдается вязкий излом, как и в исходном закаленном состоянии (рис. 46, в).
По положению кривых (рис. 45) можно судить о кинетике развития охрупчивания на всех стадиях старения ферритной составляющей стали 0Х18Г8Н2Т.
Второй интервал структурных превращений стали 0Х18Г8Н2Т