Дисперсионно-твердеющие
быстрорежущие стали с интерметаллидным упрочнением, относящиеся к
системе Fe—-Со—W—Мо, обладают после отжига структурой, напоминающей
зернистый перлит.
При отжиге, проводящимся при
температурах на 100—150° С более высоких, чем для быстрорежущих сталей
(вследствие повышенных температур а -»• у-пре-вращения) в этих сталях
происходит распад аустенита на феррит и интерметал-лиды по
механизму эвтектоидного превращения. Вследствие большого объемного
содержания интерметаллидной фазы и высокой легированности
феррита.кобальтом, твердость этих сталей после отжига
повышенная.
Карбидные фазы в инструментальных сталях. По влиянию на структуру и
свойства различают карбиды, растворимые в аустените и нерастворимые, или
избыточные. К растворимым относятся карбиды, находящиеся в перлите и
переходящие в твердый раствор при превращении П -> А, и вторичные
карбиды, особенно цементитного типа, а также типа М,С3,
МвС и М23Св, растворяющиеся в боль-щей или меньшей
степени при более высоких температурах закалки. Влияние растворения
подобных карбидов в аустените при нагреве на поведение стали при закалке
возрастает с ростом легированности сталей, содержащих небольшое
количество углерода в эвтектоиде.
Насыщение аустенита углеродом и
легирующими элементами, достигаемое растворением карбидов,
обеспечивает повышение прокаливаемости и закаливаемости и создает
условия для дисперсионного твердения при отпуске, вызываемого в основном
выделением карбидов вольфрама, молибдена, ванадия и в меньшей степени
хрома (в присутствии в составе стали вышеуказанных элементов).
Основные карбидные фазы инструментальных сталей и их краткая
характеристика приведены в табл. 1.
Интерметаллидные фазы в инструментальных сталях. В настоящее время помимо
традиционных материалов для режущего и штампового инструмента
начинают использовать сплавы (стали) на основе системы Fe—Со—W—Мо с
интерметаллидным упрочнением — типа В11М7К23 (ЭП-831),
мартенситио-стареющие стали, аустенитные жаропрочные стали и
сплавы.
Основной интерметаллидной фазой
сплавов Fe—Со—W—Мо является фаза типа Fe,
W6(Co,We).
Поскольку кобальт и молибден могут
полностью замещать соответственно железо и вольфрам, для этих сплавов
формула интерметаллидной фазы может быть записана как (Fe, СО), (W,
Мо)в.
В этой фазе могут частично
присутствовать никель и хром, атомы которых замещают атомы железа. Она
имеет ромбическую решетку с периодами, промежуточными между периодами
фаз Fe,We и Co;W6 (Со,Мо6).
Твердость фазы составляет —HV 1100.
Помимо этой фазы в меньших
количествах в сплавах и низкоуглеродистых сталях близкого состава
присутствует фаза типа Fe2W.
Интерметаллидные фазы более
устойчивы к коагуляции прн отпуске, чем карбидные, что является одной из
причин высокой теплостойкости указанных сплавов. Характеристика
интерметаллидных фаз мартенситно-стареющих сталей и аустенитных
жаропрочных сталей и сплавов приведена в соответствующих
разделах.
Карбидная неоднородность
заэвтектоидных инструментальных сталей. В этих сталях избыточные карбиды
выделяются из аустенита в объеме зерен и по их границам в интервале
Аст—А± в результате уменьшения растворимости
углерода.
При последующей горячей
пластической деформации неравномерность распределения карбидов в
значительной мере устраняется и при том тем больше, чем выше степень
деформации. Достигаемое улучшение этого распределения зависит от
химического состава стали. При повышенном содержании (более 1%)
вольфрама, молибдена и хрома неоднородность в распределении карбидов
выше.
Неоднородность в распределении
карбидов характеризуется шестибальной шкалой по ГОСТ 5950—73. Баллы 1, 2
соответствуют равномерному распределению карбидов, баллы 4—6 —
наличию разорванной или замкнутой карбидной сетки.
С повышением балла карбидной
неоднородности существенно снижаются механические
свойства.
