Флокеночувствительность стали что это

и разлитой в металлические изложницы, возникли флокены, а в образцах стали, изготовленной таким же способом, но без продувки водородом, флокены отсутствовали.

Значение действия водорода было показано также и в других работах.

Таким образом, было установлено, что растворенный водород в большой степени способствует флокеночувствительности стали. В 1935 г. был определен примерный температурный район появления флокенов. Образцы флокеночувствительной шарикоподшипниковой [1% Си 1,5% Сг] и хромоникелевой [0,3% С; 1 % Сг и 3,5% Ni] стали после ковки медленно охлаждались в печи до 700—100°, затем выдавались с интервалами через 100° на воздух. Оказалось, что флокены имели только те образцы, которые были выданы из печи при 300° и выше; в образцах же, охлажденных в печи до 200 и 100°, флокенов обнаружено не было.

Авторы пришли к выводу, что температура образования флокенов лежит между комнатной и 200°. Медленное охлаждение до 300° недостаточно для образования флокенов. На базе указанных работ в 1935—1936 гг. возникла и получила распространение так называемая «водородная» теория. Согласно этой теории, флокенообразование вызывается исключительно растворенным в стали водородом. С понижением температуры растворимость в стали водорода резко уменьшается, что видно из рис. 222, на котором показана растворимость водорода в железе в зависимости от температуры. При охлаждении после горячей обработки давлением в стали, в связи с уменьшением растворимости водорода, происходит его выделение в атомарном состоянии. Если при этом скорость охлаждения велика, то атомарный водород не уопевает продиффундировать к поверхности и удалиться из стали. Концентрируясь в дефектных микрообъемах металла, в микропорах, по границам зерна и т. д., атомарный водород переходит в молекулярный, что затрудняет его диффузию и приводит к развитию огромных внутренних давлений, вызывающих образование трещин — флокенов. Сторонники водородной теории приводят подсчеты, согласно которым при содержании в стали 0,001% Н давление выделяющегося газа уже при 400° может превышать прочность стали. Наоборот, в случае медленного охлаждения после горячей обработки водород успевает продиффундировать к поверхности и удалиться из стали; потому флокенов в ней не образуется.

Водородная теория флокенообразования хорошо согласовалась со многими производственными наблюдениями, и с помощью ее можно было объяснить ряд особенностей возникновения флокенов в стали, которые нельзя было понять, исходя из ранее предложенных теорий и гипотез.

Так, согласно водородной теории, кислая мартеновская сталь менее склонна к флокенообразованию, чем основная, потому что в ней ниже концентрация водорода в жидкой стали. В литой стали флокены, как правило, не образуются ввиду того, что выделяющийся водород свободно размещается в огромном количестве имеющихся пор, раковинок и т. п. В заготовках и листах

небольшой толщины (30 мм и менее) флокены не возникают потому, что водород успевает продиффундировать к поверхности и удалиться из стали. Значение медленного охлаждения уже отмечалось.

Однако, несмотря на известную экспериментальную обоснованность водородной теории и соответствие ее данных ряду производственных наблюдений, с ее помощью не удавалось трактовать всех закономерностей возникновения флокенов в стали. Наиболее слабым элементом этой теории была невозможность убедительно объяснить влияние химического состава на восприимчивость стали к флокенообразованию, и, в частности, почти полное отсутствие флокенов у нелегированной стали, л также у стали карбидного, аустенитного и ферритного классов. На эту сторону вопроса впервые обратил внимание В. В. Кузнецов еще в 1935 г. Неудовлетворительность чисто водородной теории сравнительно быстро была установлена сотрудниками завода «Электросталь» и связанных с ним институтов.

Уже в 1937 г. исследователи завода «Электросталь» указывали: «. водород можно признать в качестве необходимой причины флокенообразования. Однако нет оснований считать доказанным положение о достаточности водорода, как причины флокенообразования, что имеется во всех высказываниях авторов водородной теории».

Сотрудники завода «Электросталь» предложили новую, так называемую «мартенситно-водородную», теорию флокенообразования. Согласно этой теории, «. зародышем флокена является микротрещина, возникающая внутри участка тетрагонального мартенсита под воздействием собственных внутренних напряжений. Выделяющийся в микротрещину водород раскрывает ее затем до размеров флокена».

Другими словами, по этой теории причиной образования флокенов являются, во-первых, внутренние напряжения, развивающиеся в стали при быстром ее охлаждении вследствие превращения аустенита в мартенсит, и, во-вторых, выделяющийся в стали водород. Эта теория, в отличие от чисто водородной, находилась в соответствии с фактом высокой склонности к флокенообразованию конструкционной стали мартенситного класса. С помощью ее нетрудно также понять отсутствие флокенов в стали аустенитного и ферритного классов. Однако и эта теория не могла быть признана удовлетворительной, поскольку она оказалась в противоречии с некоторыми производственными наблюдениями. Действительно, известно, что флокены встречаются в стали не только мартенситного, но и перлитного классов. Между тем при охлаждении на воздухе заготовок крупного сечения последней стали образования мартенсита не наблюдается.

Отсюда можно заключить, что появление флокенов не связано обязательно с наличием микротрещин в мартенсите, как это предположили авторы мартенситно-водородной теории.

Однако, большой заслугой завода «Электросталь» и связанных с ним институтов явилось накопление огромного производственного и экспериментального материала, позволившего им правильно сформулировать уже в 1941 г. основные положения флокенообразования в стали, которые мы приводим ниже:

«1. В сталях ЭЗ, Э10, Э16. ЭВ2 и ЭХВГ флокены образуются при комнатной температуре, причем существует некоторый инкубационный период флокенообразования, достигающий в отдельных случаях 30 час.

2. Флокенообразованию подвержены все стали с фазовой перекристаллизацией, причем степень подверженности флокенообразованию при различных марках различная.

3. Длительное пребывание стали в области высоких температур уменьшает флокеночувствительность за счет диффузии водорода, а при достаточной длительности процесса делает сталь полностью нечувствительной к флокенам.

4. Однажды проведенное медленное охлаждение не исключает возможности повторного образования флокенов после последующей обработки, так как простое медленное охлаждение не устраняет полностью флокеночувствительность стали.

5. Медленное охлаждение стали предупреждает образование флокенов.

6. Образование флокенов может быть предотвращено путем проведения полного изотермического перлитного распада».

Крупным этапом дальнейшего развития учения о природе флокенов явились исследования В. Я. Дубового, обобщенные им в специальной монографии. Не имея возможности подробно рассматривать обширную работу В. Я. Дубового, остановимся только на некоторых основных ее результатах.

По мнению В. Я. Дубового, образование флокенов в стали происходит под влиянием ряда факторов. Основными из них являются водород и структурные напряжения, связанные, во-первых, с неодновременными по температуре фазовыми превращениями в осях и междуосных промежутках дендритов, и, во-вторых, с общими, не одинаковыми по времени и температуре, фазовыми превращениями по сечению охлаждаемых заготовок. Что касается чисто термических напряжений, обусловленных градиентом температуры по сечению охлаждаемых заготовок, а также напряжений, вызванных деформацией металла при обработке давлением, то если они иногда и оказывают влияние на возникновение флокенов, «однако, образование флокенов в стали может происходить и без их участия, из чего следует, что они являются второстепенными факторами». Аналогичное мнение высказывает автор в отношении значения неметаллических включений.

В развиваемой В. Я. Дубовым теории новой является трактовка механизма влияния водорода. По его мнению, «представление авторов водородной гипотезы, что под влиянием давления выделяющегося в поры водорода образуются флокены в стали, не соответствует действительности».

Не отрицая того, что «при достаточной насыщенности водородом давление его может достигать 120—140 кг/мм 2 или даже несколько выше», В. Я. Дубовой справедливо указывает, что такого порядка давления явно недостаточны для того, чтобы произвести внутренние разрывы в стали, поскольку в этом случае не

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _