Дефекты

Легированные стали подвержены следующим видам дефектов.

Дендритная ликвация формируется в процессе пер­вичной кристаллизации как углеродистых, так и легированных сталей. Однако в процессе естественного охлаждения слитка ден­дритная ликвация в углеродистых сталях практически исчезает, так как соотношение компонентов стали в объеме зерна выравни­вается в результате диффузии углерода. Коэффициент диффузии легирующих элементов в кристаллической решетке железа значи­тельно ниже, чем углерода. Поэтому дендритная ликвация в леги­рованных сталях после их охлаждения сохраняется, что снижает их свойства. Для устранения данного дефекта необходимо повы­сить коэффициент диффузии легирующих элементов. Это дости­гается в процессе диффузионного отжига, который рекомендован для устранения дендритной ликвации.

Карбидная ликвация возникает вследствие разной плотности железа и карбидов легирующих элементов, которые называют спе­циальными карбидами. Плотность большинства специальных кар­бидов ниже плотности железа, поэтому они образуют в стали ме­стные скопления. Данный дефект очень опасен, так как скопле­ния карбидов приводят к резкому колебанию свойств легирован­ной стали по сечению детали.

Устранить карбидную ликвацию термической обработкой ле­гированной стали невозможно. Карбидные скопления разбивают и относительно равномерно распределяют по сечению заготовки методами обработки давлением. Данный вид дефекта наблюдается только в сталях, легированных карбидообразующими элемента­ми, такими как титан, цирконий, ниобий, ванадий, вольфрам, молибден, хром, марганец (приведены в порядке уменьшения карбидообразующей способности).

Практическое значение представленного ряда карбидообразующих элементов заключается в возможности прогнозировать карбидообразующее поведение вводимых в сталь легирующих элемен­тов. Если сталь легировать несколькими карбидообразующими эле­ментами, то следует ожидать образования карбида только того химического элемента, который находится в ряду карбидообразующих элементов левее.

Общими дефектами легированных сталей с повышенным со­держанием хрома являются отпускная хрупкость II рода и флокены.

Отпускная хрупкость II рода проявляется в легированных ста­лях при медленном охлаждении в области температур около 550 °С. Отпускную хрупкость II рода называют обратимой.

Предупредить отпускную хрупкость II рода быстрым охлаж­дением стальной детали в рабочих условиях действующей тепло­вой машины не всегда возможно. Уменьшить содержание фосфо­ра до уровня менее 0,001 %, необходимого для предупреждения отпускной хрупкости, для сталей массового применения также не представляется возможным, учитывая, что допустимое со­держание фосфора даже в особовысококачественных сталях уда­ется обеспечить на уровне 0,025 %. Наиболее реальным и широко практикуемым способом предупреждения отпускной хрупкости II рода является введение в сталь молибдена в количестве около 0,5 %. Образуемые им карбиды препятствуют диффузии фосфора к границам зерен и предупреждают появление отпускной хруп­кости.

Флокенами (от нем. flocke — хлопья) называют трещины в ме­талле. На травленой поверхности шлифа они имеют вид мелких трещин, а в изломе выглядят, как белые хлопьевидные пятна.

Флокены возникают в процессе быстрого охлаждения пласти­чески деформированных хромистых сталей в интервале темпера­тур 200...20°С. Причиной образования флокенов является содер­жащийся в металле водород, который при высокой скорости ох­лаждения не успевает продиффундировать к поверхности слитка и, выделяясь в толще металла, образует поры. Флокены редко об­разуются в литой стали, так как литой металл рыхлый и пори­стый, что облегчает удаление водорода из стали. Флокены практи­чески не встречаются в деталях сечением меньше 25 мм.

Наличие флокенов резко ухудшает свойства стали и делает ее непригодной для конструкционного применения.

Предупредить образование флокенов можно путем уменьше­ния скорости охлаждения ниже 200 °С, т.е. созданием условий для удаления водорода из стали путем диффузии. При вакуумной плавке или вакуумной разливке стали водород удаляется из расплава, что также предупреждает формирование флокенов. Устранить образо­вавшиеся флокены в некоторых случаях позволяет последующая пластическая деформация, в процессе которой возможно завари­вание трещин. Флокены устраняются ковкой или прокаткой на меньший размер заготовки.

Шиферный излом наблюдается только после горячей деформа­ции и вызывается неравномерным распределением соединений серы, фосфора, кислорода и других примесей. Усадочные ракови­ны и газовые пузыри при прокатке вытягиваются, образуя слои загрязненного металла. При разрушении по такому слою излом получается слоистым, с острыми зазубринами и выступами. Тер­мической обработкой шиферный излом не исправляется. Полно­стью устранить его иногда удается только перековкой стали. Сталь с таким дефектом чаще направляют в переплав.

Дата добавления: 2014-01-07