Главная страница Случайная лекция
Мы поможем в написании ваших работ!
Порталы:
БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика
Мы поможем в написании ваших работ!
ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛИ ПРИ ЕЕ НАГРЕВАНИИ И ОХЛАЖДЕНИИ
До термической обработки, т. е. в исходном состоянии, углеродистая сталь может иметь феррито-перлитную, перлитную или перлито-цементитную структуру. При нагревании до Ас1 (727°С) сталь превращений не имеет, но при Аc2, происходит превращение перлита в аустенит, которое объясняется перестройкой кристаллической решетки α-железа в решетку γ-железа и растворением цементитной фазы в образующемся аустените. Феррит превращается в аустенит в доэвтектоидной стали при дальнейшем нагреве до Аc3, а цементит растворяется в аустените заэвтектоидной стали при нагреве до Аcm
Таким образом, при_температурах выше Аc3, и Аст (выше GSЕ) (рис. 7.1) стали будут иметь аустенитную структуру, но образовавшийся аустенит будет неоднородным по составу, так как процесс диффузии углерода завершиться не успевает. Чтобы получить однородный аустенит, необходимо сталь нагревать на 30—50°С выше АС3 и Аст и выдерживать ее при этой температуре некоторое время.
На структуру и свойства стали большое влияние оказывает температура нагрева. Перлито-аустенитное превращение сопровождается значительным измельчением зерна. Если мелкозернистый аустенит охладить, то получится мелкозернистая структура стали. Нагрев стали значительно выше Ас3 приводит к росту зерна аустенита. В результате охлаждения крупнозернистого аустенита получается крупнозернистый продукт его распада. Стали, имеющие крупнозернистую структуру, обладают пониженной вязкостью, поэтому значительный их перегрев при термической обработке недопустим. Для получения необходимой структуры, кроме нагрева, не меньшее значение имеет и режим охлаждения. Если главной целью нагрева стали является получение аустенитной структуры, то основной целью ее охлаждения — получение структур, образующихся в результате превращения аустенита. При быстром охлаждении аустенит переохлаждается, т. е. сохраняется некоторое время и при температуре ниже Аr1.
Превращения аустенита могут быть диффузионными, приводящими к его распаду по схеме Fеγ (С) ®Fеα (С) + Fе3С с образованием смеси феррита и цементита разной дисперсности, или бездиффузионными, когда превращения происходят по схеме Fеγ (С) ® Fеα (С) с образованием пересыщенного раствора углерода в а-железе. В этих формулах Fеγ (С) обозначает твердый раствор углерода в γ-железе, а Fеа (С) — твердый раствор углерода в α-железе.
При значительном переохлаждении аустенита диффузионные процессы полностью подавляются, происходит бездиффузионное γ ® α превращение, т. е. перегруппировка атомов из гранецентрированной решетки в объемноцентрированную. В результате этого превращения образуется пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в α-железе, структура которого называется мартенситом М (по имени немецкого ученого Мартенса.
При комнатной температуре α-железо в условиях равновесия способно растворить лишь 0,006% углерода. В случае же образования мартенсита в стали, содержащей, например, 0,6% С, решетка α-железа как бы «насильственно» растворяет все 0,6% углерода, т. е. в 100 раз больше.
Это приводит к искажению кристаллической решетки мартенсита, у которой один период (параметр) становится больше двух других. Искаженную кубическую решетку называют тетрагональной, а отношение с/а — степенью тетрагональности. Это отношение тем больше, чем больше в стали углерода. Под микроскопом мартенсит наблюдается в виде игл различных размеров (см. рис. 7.2). Из-за того, что в мартенсите атомы углерода как бы заклинены между атомами железа, они вызывают большие внутренние напряжения. Твердость мартенсита, например эвтектоидной стали, достигает 6500 МПа или 63 HRS. Мартенсит является хрупкой структурой. В доэвтектоидных сталях твердость мартенсита непрерывно возрастает с повышением содержания углерода.
Рис. 7.2. Микроструктура превращения аустенита: 1 – аустенит, 2 – перлит, 3- мартенсит.
Температуры, при которых начинается и заканчивается А ® М превращение, обозначают соответственно Мн и Мк. Их положение зависит от содержания углерода: с увеличением содержания углерода они заметно понижаются (рис. 7.3). При А ® М превращении не весь аустенит переходит в мартенсит. Непревращенный аустенит называют остаточным. Переход аустенита в мартенсит сопровождается увеличением объёма, так как мартенсит обладает большим удельным объемом, чем аустенит. Когда в процессе превращения остаются островки аустенита, то они подвергаются такому сжатию участками мартенсита, что дальнейшее превращение аустенита в мартенсит прекращается, причем чем больше в стали углерода, тем больше при охлаждении до 0°С будет остаточного аустенита в стали, что подтверждается положением мартенситных точек Мн и Мк на рис. 7.3. Наличие большого количества остаточного аустенита является нежелательным, так как это приводит к снижению твердости после закалки.
В технологических процессах термической обработки распад аустенита происходит либо в условиях непрерывного охлаждения, либо изотермически (при постоянной температуре). Образование неравновесных структур —сорбита, троостита и бейнита — более удобно рассматривать при изотермическом распаде аустенита.
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Отжиг и нормализация. Для получения мелкозернистой структуры и облегчения механической обработки изделий производят отжиг и нормализацию | | | Изотермический распад аустенита |
Дата добавления: 2014-10-08; просмотров: 595; Нарушение авторских прав
Мы поможем в написании ваших работ!