Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 147 MATERIAL SCIENCE Рис. 1. Исходная структура сталей: а – 07Х3ГНМ; б – 15Х2Г2НМФБ; в – 27Х2Г2НМФБ Fig. 1. Initial structure of steels: а – 07H3GNM; б – 15H2G2NMFB; в – 27H2G2NMFB а б в 27Х2Г2НМФБ (в связи с большим количеством выявляемых при травлении границ размеры па- кета можно оценить только ориентировочно). Характерные элементы структуры имели следу- ющие размеры: пакет – 1…2 мкм, ширина реек – 200…300 нм. На вязкое разрушение возможно сильное влияние оксидов, карбидов и сульфидов (рис. 3). В [12] показано, что ударная вязкость стали уменьшается с увеличением содержания вклю- чений, расположенных перед трещиной. При ис- пытании на растяжение снижение свойств стали объясняется тем, что неметаллические включе- ния служат концентраторами напряжений и де- формаций металла, способствующими развитию локального разрушения. Уменьшение предела текучести вызвано тем, что на стадии упругой деформации вокруг НВ локализуется пластиче- ская деформация. Энергодисперсионными исследованиями уста- новлено, что основными включениями НМС были оксиды, сульфиды и в сталях с сильными карбидообразующими элементами – карбиды (рис. 3 и 4). Оксиды алюминия имели форму, близкую к глобулярной, оксиды железа, мар- ганца и кремния (FeO, MnO, SiО 2 ) встречались в виде крупных включений до 10 мкм, или об- разовывали группы близкорасположенных ча- стиц (рис. 3, г–ж и рис. 4, г–ж ), сульфиды име- ли продолговатую формы (FeS, MnS) размером до 15 мкм (рис. 3, а–в и рис. 4, а–в ). В НМС с сильными карбидообразующими элементами 15Х2Г2НМФБ и 27Х2Г2НМФБ кроме пере- численных включений встречались карбиды на основе ванадия и ниобия размерами до 5 мкм (рис. 3, з , и и рис. 4, з , и ). В большинстве случаев вязкое разрушение (ВР) стали определяется строением и морфо- логией фаз, количеством и распределением НВ. Для вязкого разрушения характерны сле- дующие стадии: зарождение, рост и слияние микропор, образование микротрещины и ее рост. Зарождение микропор и микротрещин, нарушающих сплошность материала, возмож- но и на включениях [13, 5]. Для исследован- ных сталей количество, состав, морфология НВ имеют похожие статистические характери- стики (см. рис. 3 и 4). Для объяснения роли неметаллических вклю- чений обычно применяют следующие основные подходы. Первый подход предполагает существова- ние критического размера включения. Трещи- ны распространяются от единственного очага. Наиболее опасны крупные включения, размер которых превышает критический ( d кр ). Крити- ческий размер включений вычисляют из выра- жения [5] 2 êð I ò ( / ) , 2 C d d K     (1) где K I C – вязкость разрушения; σ т – предел теку- чести.