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.
Условияобразования 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.
Механическиесвойства.
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.