Превращения в стали при нагреве и охлаждении

___Главный металлург нашей компании “ТехноИнжениринг.РФ” пишет для повышения квалификации специалистов: 
___Превращения в стали при нагреве. Структура доэвтектоидной стали при нагреве ее до критической точки состоит из перлита и феррита. В точке Act начинается фазовая перекристаллизация перлита, т. е. происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от точки Act до Ас3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении (линия GS) превращение заканчивается. Выше точки структура стали состоит только из аустенита.
___При нагреве заэвтектоидной стали выше температуры Act в аустените начинает растворяться избыточный цементит. Выше точки Аст (линия SE) структура состоит только из аустенита. Аустенит неоднороден по химическому составу. В тех местах, где был цементит, аустенит богаче углеродом, а где феррит — беднее. Поэтому при термической обработке для выравнивания химического состава зерен аустенита сталь нагревают немного выше верхней критической точки и выдерживают при этой температуре.
___При повышении температуры выше Ас3 мелкие зерна аустенита начинают соединяться между собой и их размеры увеличиваются. Величину зерен определяют сравнением микроструктуры стали при увеличении в 100 раз со стандартной шкалой, в которой зерна в зависимости от размера, имеют номера от 1 до 10. От № 1 до № 4 зерна считаются крупными, а с № 5 — мелкими. Если размер зерна исследуемого образца выходит за пределы номеров зерен, то пользуются другими увеличениями.
___Превращения в стали при охлаждении. В результате нагрева сталь получает структуру аустенита. Поэтому основные превращения стали при охлаждении связаны с превращением аустенита. Аустенит является устойчивым только при температуре выше 727°С (точка Art). При охлаждении стали, предварительно нагретой до аустенитного состояния, ниже точки начинается его превращение. Из диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов известно, что при медленном охлаждении эвтектоидной углеродистой стали (0,8% С) при температуре, соответствующей линии PSK, происходит превращение аустенита в перлит. В этом случае кристаллическая решетка Fev перестраивается в Fea и выделяется цементит. Изучение процесса превращения аустенита в перлит проводится при постоянной температуре (в изотермических условиях) и при непрерывном охлаждении. Превращение аустенита при постоянной температуре изображается в виде диаграммы изотермического превращения (рис. 18). По вертикальной оси диаграммы откладывается температура, а по горизонтальной — время. Для удобства построения обычно время откладывают по логарифмической шкале, так как время распада может колебаться в широких пределах — от долей секунды до десятков минут и даже часов. Для изучения изотермического превращения аустенита небольшие образцы стали нагревают до температур, соответствующих сушествованию стабильного аустенита, т. е. выше критической точки, а затем быстро охлаждают, например, до 700, 600, 500, 400, 300°С и т. д. и выдерживают при этих температурах до полного распада аустенита.
___Изотермическое превращение аустенита эвтектоидной стали происходит в интервале температур (727°С) до (250°С), где Мн — температура начала мартенситного превращения. Линия указывает время начала превращения, линия время конца превращения переохлажденного аустенита. Период времени до начала превращения аустенита называют инкубационным. При 700° С превращение аустенита начинается в точке а и заканчивается в точке. При этом образуется перлит. При 650° С превращение аустенита происходит, до При этом образуется сорбит — тонкая (дисперсная) механическая смесь феррита и цементита. Сталь, в которой преобладает структура сорбита, имеет твердость HRC 30…40 и обладает высокой прочностью и пластичностью. Устойчивость аустенита сильно зависит от степени переохлаждения. Наименьшей устойчивостью аустенит обладает при температурах, близких к 550°С. Для эвтектоидной стали время устойчивости аустенита при температурах 550—560° С составляет около 1 с. По мере удаления от температуры 550° С устойчивость аустенита возрастает. Время устойчивости при 700°С составляет 10 с, а при 300°С — около 1 мин. При охлаждении стали до 550°С (точки начала и конца распада) аустенит превращается в троостит — смесь феррита и цементита которая отличается от перлита и сорбита высокой степенью дисперсности составляющих и обладает повышенной твердостью HRC 40…45, прочностью и умеренной вязкостью и пластичностью.
___Бейнит — структура стали, образующаяся в результате промежуточного превращения аустенита (т. е. в температурном интервале, расположенном ниже перлитного, но выше мартенситного превращения), состоящая из смеси пересыщенного углеродом феррита и карбидов (цементита). Различают верхний бейнит, образующийся при 500…350° С (перистого строения) и нижний бейнит, образующийся при 350…250°С (пластинчатого, игольчатого строения). Верхний бейнит стали имеет пониженную прочность и невысокие пластичность и вязкость, твердость HRC 43…46. Нижний бейнит имеет более высокую прочность, пластичность и вязкость, твердость HRC 52…55.
___Превращения аустенита при температурах 550°С называют перлитным превращением, превращение при температурах в интервале 550°С — промежуточным превращением и превращение в интервале МИ—Мк—мартенситным превращением. Если на диаграмму изотермического распада переохлажденного аустенита нанести кривые охлаждения, то можно проследить превращение аустенита при непрерывном охлаждении. Критическая скорость закалки. При медленном охлаждении образца луч пересечет кривые при этом аустенит превращается в перлит. При большей скорости охлаждения луч пересечет кривые и переохлажденный аустенит полностью превратится в сорбит. При еще больших скоростях охлаждения vs образуется новая структура — троостит. По мере ускорения охлаждения лучи будут все круче и превращение аустенита в троостит не успеет закончиться.
___Кроме троостита в структуре стали появится мартенсит. При наибольших скоростях охлаждения, когда луч касается Кривой(начала распада аустенита) и пересекает горизонталь, в стали образуется только мартенсит, т. е. пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе. При образовании мартенсита происходит перестройка гранецентрированной решетки аустенита в объемно-центрированную решетку а-железа.
___Избыточное количество углерода, находящееся в a-железе, искажает эту решетку и превращает ее в тетрагональную, в которой отношение параметров не равно единице, как у куба. Степень тетрагональное тем выше, чем больше углерода в стали. Скорость охлаждения, при которой в стали из аустенита образуется только мартенсит, называют критической скоростью закалки Окр. При закалке стали ее охлаждают со скоростью больше критической. Мартенситное превращение протекает при непрерывном охлаждении аустенита ниже точки Мп. По достижении определенной температуры превращение аустенита в мартенсит заканчивается. Температура, при которой заканчивается мартенситное превращение, обозначается Мк. Положение температур Мн и Мк определяется химическим составом стали.
___Углерод и легирующие элементы, за исключением кобальта и алюминия, понижают точки Мн и Мк. Из всех структур мартенсит имеет самую высокую твердость наряду со значительной хрупкостью. Мартенсит имеет пластинчатое строение, но в плоскости микрошлифа пластинки имеют вид игл, поэтому часто мартенсит называют игольчатым. У многих сталей температура AfK ниже комнатной, поэтому превращение аустенита не заканчивается, если сталь охлаждается только до комнатной температуры. Аустенит, который сохраняется в структуре стали при комнатной температуре наряду с мартенситом, называют остаточным аустенитом. Закаленные высоколегированные стали содержат остаточный аустенит в больших количествах, а низкоуглеродистые стали почти его не содержат. Превращение мартенсита при нагреве. Мартенсит, получаемый при закалке стали, является неустойчивой структурой и стремится к превращению в более равновесное состояние. Нагрев ускоряет этот переход, так как подвижность атомов сильно возрастает.
___ 
___________________________________________
Запись опубликована в рубрике 7. Термическая обработка металлов с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *