Диаграмма изотермического распада аустенита эвтектоидной стали

Диаграмма для эвтектоидной стали:

Кривая а₁..а₅ – кривая начала распада аустенита. Она показывает время, когда превращение практически не наблюдается. Кривая b₁..b₅ – кривая окончания распада аустенита, т.е. время, необходимое для полного превращения аустенита в перлит при данном переохлаждении. А_п (отрезок) – переохлаждённый аустенит. Τ_min – время минимальной устойчивости (время до начала распада) переохлажденного аустенита при температуре 550°С. Для углеродистых сталей это порядка 1-2 секунд. При аустенитном превращении образуется структура перлит, которая представляет собой чередование ферритовых и цементитовых пластин.

От изгиба кривой до М_н (начала мартенситного превращения) протекает промежуточное превращение, в результате образуется структура – бейнит, состоящая из α-фазы (феррит), пересыщенной углеродом, и частиц цементита, имеющих игольчатое строение. Ниже температуры Μ_н переохлаждение аустенита происходит по бездиффузионному превращению (сдвиговому). Аустенит превращается в мартенсит.

У доэвтектоидной стали начало распада аустенита характеризуется выделением феррита, и на диаграммах изотермического распада появляется дополнительная линия, соответствующая этому распаду. У заэвтектоидных сталей дополнительная линия – из аустенита первым выделяется цементит.

17. Термокинетическая диаграмма распада аустенита (непрерывное охлаждение),

Строят при непрерывном охлаждении с разными скоростями: V₁ – минимальная скорость охлаждения, V₅ – максимальная. Наложим на диаграмму изотермического распада аустенита кривые охлаждения (Τ, τ). По этим диаграммам можно получить точные данные о температурных интервалах протекания фазовых превращений при непрерывном охлаждении и образующейся структуры. На кривых скоростей охлаждения будут наблюдаться перегибы, соответствующие началу и концу распада аустенита. В диффузионной области распада аустенита при скоростях V₁..V₃ распад происходит в интервале температур. При увеличении скорости охлаждения температурный распад аустенита снижается, то есть, увеличивая скорость охлаждения от V₁ до V₃ мы изменяем степень, переохлаждения аустенита, и, соответственно, получаем разные по степени дисперсности ферритокарбидные смеси, т.е. при небольшой скорости получается перлит, при большей – сорбит, и большей - тростит. При скорости V₅ аустенит превращается в мартенсит, т.е. γ-решётка перестраиваться в α-решётку. Высокие скорости охлаждения(V₅) дают возможность переохладить аустенит до температуры мартенситного превращения и образуется структура мартенсит по бездиффузионному механизму. При скорости V₄ аустенит частично превращается в мартенсит с образованием троститной (феррит + карбид) структуры. Для каждой стали существует критическая скорость охлаждения (V_крит), которая является касательной к выступу термокинетической диаграммы. Она является минимальной скоростью, которая позволяет переохладить аустенит до температуры мартенситного превращения, быстрого распада аустенита в диффузионной области. V_крит различна для разных сталей и зависит от устойчивости аустенита, определяемого составом стали. Чем больше его устойчивость, тем меньше V_крит. У углеродистых сталей V_крит высокая. Легирующие элементы в стали повышают устойчивость аустенита, следовательно снижают V_крит.

18. Отжиг 2-го рода доэвтектоидных сталей.

Полный отжиг проводится для доэвтектоидных сталей. Подвергаются отжигу полуфабрикаты из конструкционных сталей, которые подвергались горячей деформации. Нагрев при полном отжиге ведётся (для доэвтектоидных сталей) при температуре выше АС3(на рисунке – 1) на 30°..50°С. При таком нагреве происходит полная перекристаллизация исходной структуры, и получается аустенит. Охлаждение медленное. Для углеродистых сталей - 100°..200°С в час. Для легированных - 20°..70°С в час. Вместо полного отжига часто проводят изотермический отжиг: нагрев как и для полного отжига (выше АС3 на 30°..50°), а деле изделие переносят в печь, имеющую температуру ниже А1 (например, 680°С), и даётся выдержка при данной температуре для полного распада аустенита. Далее – охлаждение на воздухе.

19. Сфероидизирующий отжиг заэвтектоидных сталей (инструментальный).

На графике – часть 2 (и скорость 2).

Для заэвтектоидных сталей (инструментальных, углеродистых), выдержка при этой температуре и затем медленное охлаждение. Этот отжиг проводится с целью получения зернистой формы цементита. Структура заэвтектоидной стали состоит из перлита и цементита вторичного (слева). Сфероидизация цементита вторичного идёт медленно, так как его пластины имеют большую толщину, поэтому получение перлита зернистого не всегда возможно за один приём. Существует множество технологических приёмов. Температура нагрева выбирается конкретно для каждой стали. Отжиг на зернистый перлит готовит инструментальные стали к последующей обработке резанием и термической обработке.

20. Закалка сталей. Условия проведения закалки.

Закалка заключается в нагреве сталей выше температуры А_С3 для доэвтектоидных сталей и выше А_С1 (на 30-50°С) для заэвтектоиидных сталей. Выдержки при этой температуре для завершения фазовых превращений и последующем охлаждении со скоростью выше критической, в результате образуется структура – мартенсит, которая обладает относительно высокой твёрдостью и небольшой пластичностью и вязкостью.

В зависимости от температуры нагрева закалка бывает полная и неполная.

Полная закалка предполагает нагрев выше линии GSE на 30-50°С. Неполная закалка – нагрев выше линии PSK (A_C1) (на 30-50°С). Для доэвтектоидных сталей: . Для эвтектоидных сталей: (выше А_С1).

Если доэвтектоидную сталь нагреем выше А_С1, то получим: . В таком случае структура не благоприятна, так как мы получаем разнородную структуру. Поэтому такая закалка не производится.

Для заэвтектоидных сталей: .

Скорость охлаждения при закалке

Для получения мартенситной структуры необходимо переохладить аустенит до температуры мартенситного превращения. Скорость закалки должна быть больше V_крит. На практике для достижения такой скорости применяют различные охладители: вода, водные растворы солей, щелочей, растворы бишофита, минеральные масла. Критические скорости приводятся в справочниках.

21. Мартенсит. Изменение свойств при закалке на мартенсит.

Мартенситное превращение

Носит бездиффузионный характер. Мартенситное превращение состоит в сдвиговой перестройке решётки из γ в α, при котором атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются на расстояния, не превышающие межатомные. Кинетика мартенсита имеет существенное отличие: мартенситное превращение происходит при непрерывном охлаждении в интервале температур М_н..М_к. При изотермической выдержке в интервале температур М_н..М_к будет происходить стабилизация аустенита, т.е. будет происходить прекращение мартенситного превращения. По возобновлению непрерывного охлаждения в интервале температур М_н..М_к мартенситное превращение не будет идти до конца, и мы не получим 100%-го мартенсита. Конечная структура будет состоять из мартенсита и остаточного аустенита. Практически количество остаточного аустенита всегда присутствует.

Механизм образования мартенсита

Образование мартенсита происходит путём зарождения мартенситной пластины и роста этих пластин с огромной скоростью (1 км/c). Образуются в пределах аустенитного зерна и растут от границы до границы.

Растущие кристаллы мартенсита когерентно связаны с кристаллами исходного аустенита. При нарушении когерентной связи, рост кристаллов мартенсита превращается.

У мартенсита α-решётка ->

В процессе мартенситного γ-α-превращения углерод остается в твёрдом растворе, искажая кристаллическую решётку α-железа. Мартенсит имеет тетрагональную пространственную решётку, и чем больше углерода в исходном аустените (т.е. в γ-железе), тем больше степень тетрагональности мартенсита: степень тетрагональности.

Твёрдость мартенсита в зависимости от содержания углерода: (рисунок). С увеличением углерода, твёрдость повышается.

Температуры мартенситного превращения

Мартенситное превращение протекает в интервале температур М_н..М_к и на положение температур влияет содержание С в аустените. М_н – температура начала мартенситного превращения – она всегда положительна: . Минимальное её значение - 50°С. М_К – температура конца мартенситного превращения – снижается в зависимости от содержания углерода. До 0,6%С – положительна ( . А при более высоком содержании углерода (> 0,6%C) – .

Пример: сталь К10: .

Дата добавления: 2014-11-06; просмотров: 1049; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!