В настоящей работе исследовано влияние режимов двойного старения на механические свойства аустенитных сталей, кинетику развития пластических зон и мартенситные превращения в данных зонах.
В качестве исследуемого материала использовали аустенитную сталь Н22Т2 (0,03%С, 0,02%Р, 0,02%S , 22,0%Ni, 2,2%Ti). Сталь исследовали в закаленном состоянии и после двойного старения. Закалку стали проводили в воде после нагрева в шахтной печи до температуры 1100оС и изотермической выдержки в течении 1 часа. Двойное старение проводили в муфельной печи при температуре 500оС с выдержкой 0,5; 1; 4 часа + 600оС с выдержкой 2; 4; 8 часов.
Механические испытания включали в себя: 1. Статические испытания для определения стандартных механических характеристик стали при температуре 78оС. 2. Испытания на ударную вязкость образцов типа КСV при температуре -78оС. 3. Испытания на твердость по методу Бринелля. Глубины пластических зон под поверхностью изломов и распределения мартенситных фаз в данных зонах оценивали рентгеновским методом на дифрактометре ДРОН-2,0.
Результаты проведенных исследований показали, что при охлаждении закаленной стали Н22Т2 до температуры -78оС в ней образуется практически 100 % мартенситной фазы. Твердость стали составляет 250 НВ, прочность σв=1010 Мпа, σ0,2=810 Мпа, δ=17%, ψ=68%, КСV=2,7 МДж/м2. Изломы имеют матовую центральную часть и небольшую шероховатость. Наличие зоны L вблизи очага зарождения трещины свидетельствует о большой энергоемкости процесса зарождения трещины.
Двойное старение стали 550оС (0,5 ч.) +600оС (2 ч.) стабилизирует аустенитную структуру к охлаждению и деформации. Повышает предел прочности стали (σв=1110 Мпа) и снижает предел текучести (σ0,2=610 Мпа), снижает пластичность стали (δ=14%, ψ=13%) и ударную вязкость (КСV=0,2 МДж/м2). При этом глубина пластических зон под поверхностью ударных изломов не только не уменьшается, но и несколько возрастает по сравнению с закаленным состоянием, что свидетельствует о высокой энергоемкости разрушения на стадии распространения трещины. При дальнейшем увеличении продолжительности старения стали 550оС (1 ч.) +600оС (4 ч.) наблюдается снижение предела прочности (σв=1010 Мпа) и повышение предела текучести стали (σ0,2=650 Мпа), а также резко увеличивается относительное сужение (ψ=36%) при сохранении прежнего уровня относительного удлинения и ударной вязкости. Изломы сохраняют матовый цвет, но зона L отсутствует. Стабильность аустенита сохраняется.
При продолжительности двойного старения 550оС (4 ч.) + 600оС (8 ч.) пластичность стали увеличивается (δ=37%, ψ=63%), а твердость и прочность снижаются даже ниже соответствующих значений твердости и прочности закаленной стали. При этом ударная вязкость стали возрастает, за счет увеличения работы распространения трещины, о чем свидетельствует большая глубина пластических зон под поверхностью изломов. Сталь становится снова метастабильной. Однако в данном случае мартенсит деформации образуется только в сильнодеформированной микропластической зоне под поверхностью изломов.