сплавов. Таким образом,
предварительная термическая обработка, формирующая величину частиц
избыточных фаз и расстояние между ними и обеспечивающая максимальное их
выделение, является универсальным способом повышения конструктивной
прочности сплавов.
Анализ кинетики выделения в стали
нитридов алюминия [32] и ванадия в изотермических условиях показывает
наличие двух температурных максимумов их выделения в аустените (1000° С) и
феррите (660° С). Однако скорость выделения этих частиц в феррите выше,
чем в аустеиите. После выдержки в ферритной области при 620—-640° С 1
ч в стали с 0,02% N и 0,05% AI выделяется 80% равновесного нитрида
алюминия [32]. Аналогичная закономерность наблюдается и для нитрида
ванадия [30]. Следовательно, при скоростях нагрева деталей в садочных
печах большая часть нитридов, переведенных в раствор, будет выделена.
Карбиды ниобия (NbC) выделяются медленнее. Выполненные на ЗИЛе
исследования показали, что за 8 ч при 600° С только 15% растворенного
ниобия переходит в карбид. Значительно быстрее выделяется карбид ниобия в
аустенитной области. Близка к выделению карбида ниобия и кинетика
выделения карбида титана. Экономически выгодно и технологически удобно
использовать для упрочнения нитрид алюминия. Однако есть металлургические
трудности, связанные с гарантированным образованием нитрида алюминия,
так как для этого нужно удалить .из стали более активные
нитридообразователи, например титаи. Кроме того, следует учитывать, что
скорость роста (коагуляции) частиц нитрида алюминия при увеличении времени
выдержки во время последующих нагревов больше, чем у NbC, NbCN или даже
TiC. Поэтому при очень длительных выдержках, например при 950° С (15—20
ч), наиболее эффективны нитриды и карбиды ниобия.
При увеличении времени выдержки,
особенно при 1000—1100° С, идет интенсивный рост частиц нитридов или
карбидов до 5000 Â. При выделении нитридов в ферритной области размеры их
значительно меньше и обычно составляют 50—• 100 Â [28]. Поэтому быстрое
охлаждение от температуры окончания ковки или штамповки в аустенитной
области явяяетея непременным условием получения мелких
частиц.
В зависимости от режима
предварительной термической обработки размер частиц может изменяться в
пределах 50—500 Â, что влияет на размер зерна при окончательной
обработке.
На рис. 12 показана кинетика роста
зерна аустенита в стали 25 при повторном нагреве в печи (время выдержки
при каждой температуре 30 мин). Предварительный нагрев на 1250° С с
последующим ускоренным охлаждением у этой конструкционной стали,
раскисленной только алюминием (0,005% N0fim) существенно
уменьшает склонность к росту зерна при повторном нагреве по сравнению с
традиционными температурами предварительного нагрева 880—900° С. На
кинетику роста зерна значительно влияет скорость охлаждения после нагрева.
Ее уменьшение до 50° С/ч (охлаждение с печью) снижает порог роста
зерна более чем на 100° С.
Увеличение объемной доли
трудпорастворимых частиц в стали 25ХГНМАЮ по сравнению со сталью 25
позволяет снизить абсолютную величину зерна для невысоких температур
повторного нагрева и расширить интервал существования устойчивого мелкого
зерна до 1050° С (рис. 12, б). Измельчение исходной структуры матрицы
при предварительной обработке вносит свой вклад в измельчение зериа.
Поэтому в стали после предварительного улучшения обеспечивается меньшая
величина зерна при относительно низкик температурах и коротких выдержках
(30 мин), чем в стали со структурой после нормализации. В результате
предварительной обработки конструкционных сталей можно получить при
повторном нагреве до температуры 1000—1050° С устойчивое мелкое зерно
менее 12-го балла. Очевидно, что для каждого типе здовдщ избытючнмк фаз
есть такой температурный интервал предварительного иагрева, когда нри
повторном, даже непродолжительном, нагреве происходит значительный
роет зерна. Это объясняется активной коагуляцией частиц карбидов и
нитридов и и* растворением при таком предварительном нагреве. До
начала интенсивного растворения этих частиц (950° С для VC; 1100° С для
A1N) контролирующим процессом является коагуляция. Если пренебречь
растворением частиц и уменьшением их объемной доли при
более
