Необратимая отпускная хрупкость

Необратимой отпускной хрупкостью называется явление охрупчивания закаленной стали, обусловленное предпочтительным выделением пластинчатых по форме карбидов по границам зерен при отпуске в диапазоне 330-380°С.

Необратимая отпускная хрупкость проявляется в сталях с разными режимами раскисления и термообработки. Такая ситуация выявлена в работе [73], выполненной на раскисленной алюминием A-стали (мас.%: С 0,38; Мп 0,79; Р 0,018; S 0,46; Ni 1,73; Сг 0,79; Мо 0,79; Си 0,01; V 0,002; А1 0,011; Ti 0,008; О 0,0021) и раскисленной титаном Т-стали (мас.%: С 0,37; Мп 0,77; Р 0,014; S 0,32; Ni 1,79; Сг 0,81; Мо 0,27; Си 0,01; V 0,003; А1 0,011; Ti 0,015; N 0,010).

После аустенитизации при 870°С размер зерна аустенита в А- и Т-сталях составил 19±6и16±5 мкм соответственно, при 1150°С - вырос до 185 ± 43 и 48 ± 21 мкм соответственно. Провал ударной вязкости при отпуске в диапазоне 300 - 400 "С проявляется в обеих сталях

Рис. 4.8. Изменение ударной работы разрушения, вязкости разрушения К1с, изменение доли межзерненного разрушения, твердости HRC А-стали (¦,(gt;) и Т-стали (•, о) после аустенитизации при 1150°С (¦, •) и 870°С ((gt;, о) на образцах Шарпи, испытанных при комнатной температуре, в зависимости от температуры отпуска

после нагрева до 870 и 1150°С (рис. 4.8), но больше в A-стали, имеющей по сравнению с Т-сталью более крупное зерно аустенита. Отметим, что на твердость обеих сталей не влияет температура отпуска (см. рис. 4.8). Не обнаружено каких-либо провалов и на температурных зависимостях ст0 2 и ств от температуры отпуска обеих сталей.

Заметную чувствительность к необратимой отпускной хрупкости, особенно с крупнозернистой структурой, обнаруживает вязкость разрушения обеих сталей (см. рис. 4.8). Однако строение изломов весьма чувствительно к состоянию необратимой отпускной хрупкости. Отпуск 1 ч при 300-450°С вызывает весьма существенное увеличение доли межкристаллитного разрушения (см. рис. 4.8). При этом проявляется тесная связь между степенью провала уровня ударной вязкости и увеличением доли межкристаллитного разрушения. В [73] отмечается более существенное (в пять-шесть раз) повышение сегрегационного обогащения фосфором границ бывших зерен аустенита в A-стали по сравнению с Т-сталью при повышении температуры аустенитизации от 870 до 1150°С.

Особенно подвержены такому виду охрупчивания элементы крепежа, в том числе высокопрочные болты. В работе [74] болты из стали

Рис. 4.9. Зависимость доли межзеренного /м (1) и вязкого ямочного /я (3) разрушения от температуры отпуска закаленной стали 40Х;

2 - приведенная доля межзеренного разрушения:

X п   fм

f + f #М 'Т.С

где /т с — доля хрупкого транскристаллитного скола

Рис. 4.10. Электронная фрактограмма поверхности излома закаленной стали 40Х после отпуска при 350°С (угольная реплика), х 1800

40Х, закаленные по заводской технологии, отпускали при 250-470°С. В результате отпуска механические свойства стали 40Х с содержанием углерода на верхнем и нижнем пределе марочного состава плавно снижаются. Каких-либо провалов характеристик прочности (ст0 2, ов) и твердости не выявлено. Однако фрактографический анализ хрупких изломов болтов отчетливо обнаруживает максимум ослабления границ зерен при 350°С (рис. 4.9). Приведенная доля межзеренного разрушения (доля межзеренного разрушения, отнесенная к хрупким составляющим) достигает - 80%. Хрупкие трещины распространяются в основном по границам бывших зерен аустенита (рис. 4.10).

Существенное увеличение частоты случаев разрушения пружин из стали 65Г после отпуска при 320-390°С отмечено в [75]. Развитие межзеренного охрупчивания стали усиливается после гальванического цинкования пружин вследствие дополнительного снижения когезивной прочности границ зерен при адсорбции по ним водорода.