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.
 

Волокнистый излом высокой плотности. Катаная сталь. Большая величина боковой утя
. Волокнистый излом со слабо выраженной полосчатостью и рыхловатостью, направлен
Плотный волокнистый излом. Литая сталь. По строению излом близок к волокнистому
Плотный волокнистый излом. Литая сталь. По строению излом близок к волокнистому
Волокнистый излом, имеющий грубое неоднородное строение. Литая сталь Характерен

Источник: Атлас дефектов стали. Пер. с нем. М. "Металлургия", 1979.