Закалка жаропрочных сталей (часть 3)   

   Последующее изучение показало, что до t_ЭКВ излом образ­цов проходит по зерну, т. е. является интракристаллитным, а выше эквикогезивной температуры — интеркристаллитным, т. е. проходит по границам зерен. Впервые обнаружившие это явление Джефрис и Арчер высказали предположение, что это объясняется различным воздействием температуры на проч­ность границ зерен и самого зерна. При температуре, равной t_экв прочность границ зерен и самих зерен одинакова; поэтому при t_экв наблюдаются смешанные изломы.

   Такое объяснение влияния температуры является непол­ным. В самом деле, если, придерживаясь схемы Джефриса и Арчера, еще можно объяснить влияние величины зерна на прочность, то трудно объяснить, например, изменение пласти­ческих или вязких свойств в мелко- и крупнозернистой стали.

   Как указывалось, на поведение металла при ползучести влияет относительное сопротивление деформации самих зерен и их приграничных зон. Очевидно, отношение объема межкристаллитных зон к объему собственно зерен (а это отношение зависит от размера зерен) должно влиять на явление ползу­чести. Считают, что когда ползучесть связана с деформацией зерен, мелкозернистый металл будет иметь более высокое со­противление ползучести. Напротив, когда ползучесть опреде­ляется деформацией в приграничных объемах, сопротивление ползучести мелкозернистого металла будет меньше, чем круп­нозернистого.

   Однако эти соображения нельзя принимать безоговорочно. Например, Хансен и Зандфорд показали, что для олова существует оптимальный размер зерна, которому соответ­ствует минимальная скорость ползучести и максимальная дли­тельная прочность. Аналогичные наблюдения были сделаны на алюминии и цинке Круссаром .

   Влияние размера зерна может быть также связано с влия­нием других факторов, относящихся к выплавке. Известна,например, роль алюминия, применяемого для раскисления углеродистых и малолегированных сталей и влияющего на раз­мер зерна. Следует выяснить, влияет ли добавка алюминия на изменение сопротивления ползучести, и если это так, то свя­зано ли это изменение с присутствием алюминия или с измене­нием размера зерен.

   Систематические исследования Беннека и Банделя  позволили сделать некоторые выводы относительно влияния алюминия на сопротивление углеродистых сталей ползучести. Наиболее важный вывод из этих исследований состоит в том, что главным фактором является размер зерен аустенита, а не зерен α-фазы. Гипотеза Джефриса о различном сопротивлении ползучести самих зерен и их границ не объясняет влияния раз­мера зерна аустенита. Было доказано, что величина зерна феррита не является определяющим фактором.

   В случае закаленных аустенитных сталей основное влияние на жаропрочные свойства оказывает не величина зерна, а вну­тренние процессы, протекающие при-совместном влиянии тем­пературы и напряжения.

   Не говоря уже о том, что понятия «крупное» и «мелкое» зерно являются относительными, получение зерна той или иной величины определяется реакциями растворения, выделе­ния и коагуляции упрочняющих фаз. Чаще всего крупнозер­нистая структура стали получается в том случае, если в про­цессе нагрева под закалку произошло полное или почти полное растворение упрочняющих фаз, твердый раствор стал макси­мально легированным, а его зерна могут беспрепятственно ра­сти под влиянием температуры и времени выдержки при за­калке. Закалка на мелкое зерно связана с нагревом стали на более низкие температуры, когда происходит растворение лишь тех частиц упрочняющих фаз, которые находятся в мелко­дисперсном состоянии, тогда как заметная часть сохранив­шихся скоагулированных крупных частиц препятствует сво­бодному росту зерен твердого раствора.