Волокнистый излом
Характеристика.
Представляет собой однородную
поверхность вязкого внутризерен-ного разрушения с явно выраженными признаками
пластической деформации по всей поверхности разрушения. Характерен для литых и
деформированных сталей (рис. 6.1—6.6) Ч Поверхность разрушения матовая (без металлического
блеска), темно-серого цвета.
На боковых сторонах излома имеются утяжки, величина
которых возрастает с повышением вязкости металла и увеличением интервала между
температурой испытаний и критической температурой хрупкости. Волокнистый излом
возникает в результате разрушения по телу зерен. При этом деформируется
практически каждое зерно, прилегающее к поверхности излома.
Волокнистое строение — название условное. При больших
увеличениях (более 30—50 крат) в волокнистом изломе выявляется ямочный
микрорельеф. С увеличением вязкости материала глубина ямок увеличивается.
Волокнистый излом тем более устойчив, чем 'больше
разница между температурой испытания и критической температурой хрупкости
(КТХ). Следовательно, с понижением КТХ повышается устойчивость волокнистого
излома и возрастает эксплуатационная надежность стали.
Получение волокнистого излома обеспечивается
характером легирования стали и ее термической обработкой — закалкой в
сочетании с высоким отпуском.
Условия образования устойчивого волокнистого
излома (факторы, влияющие на понижение КТХ):
1. Химический состав стали. Он должен обеспечивать
полную прокаливаемость в заданном сечении с образованием при закалке структуры
мартенсита и минимальную склонность к обратимой отпускной хрупкости второго
рода. Из легирующих элементов наиболее положительное влияние на КТХ оказывает
никель (увеличение содержания никеля в стали на 1 % снижает КТХ приблизительно
на 10 °С). Положительное влияние хрома сказывается при его содержании не выше 2
%. Молибден (в большей степени) и вольфрам (в меньшей степени) также снижают
КТХ, повышают прокаливаемость и измельчают аусте-нитное зерно, но, кроме того,
существенно подавляют развитие обратимой отпускной хрупкости. Поэтому молибден
является обязательным легирующим элементом в конструкционных улучшаемых
сталях, предназначенных для изделий большого сечения. При повышенном содержании
кремния и марганца, как правило, снижается устойчивость волокнистого излома.
2.Методы выплавки стали. Эти методы должны обеспечивать:
—минимальное содержание неметаллических включений; по
степени эффективности повышения чистоты стали рафинирующие переплавы можно расположить
в следующей последовательности — электрошлаковый, вакуум-во-дуговой,
электронно-лучевой;
—мелкодисперсность неметаллических включений и их
равномерное распределение в металле; включения должны иметь глобулярную форму
(прежде всего сульфиды);
—минимальное содержание газов, особенно водорода;
—минимальное содержание вредных примесей, особенно
фосфора (0,01 % Р повышает КТХ на 20 °С, а в состоянии отпускной хрупкости— на
40 °С); по степени повышения КТХ загрязняющие металл примеси можно расположить
в следующей последовательности: цинк, азот, кислород, сурьма, висмут, олово.
3.Деформация стали. При горячей деформации температура
нагрева слитков перед прокаткой или ковкой не должна
превышать допустимую критическую для данной марки стали, выше которой возможно
образование пленочных выделений по границам зерен; степень деформации при
температуре конца прокатки или ковки должна быть достаточно высокой для
равномерной проработки структуры.
4. Термическая обработка. Режимы обработки должны
обеспечивать:
—равномерное распределение и глобулярную форму
вторичных фаз;
—получение аустенитного зерна минимальных размеров;
—скорость охлаждения при закалке, обеспечивающую
получение минимального количества немартенситных продуктов превращения и
остаточного аустенита;
—скорость охлаждения при отпуске, препятствующую
развитию обратимой отпускной хрупкости;
—заданный уровень прочности и ударной вязкости стали при
минимальной критической температуре хрупкости.
Механические свойства.
Сталь, имеющая устойчивое
волокнистое строение излома, характеризуется наиболее высокой ударной
вязкостью, пластичностью и более высокой хладостойкостью при одинаковом временном
сопротивлении по сравнению со сталями, имеющими изломы других видов.
Источник: Атлас дефектов стали. Пер. с нем. М. "Металлургия", 1979.