Распад аустенита. Диаграмма изотермического превращения.

 

Превращение аустенита в перлит заключается в распаде П на Ф-Ц смесь.

При А1 аустенит и перлит будут находиться в равновесии, т.к. их свободные энергии равны. Для того, чтобы превращение А в П было устойчиво, необходимо некоторое переохлаждение, при котором свободная энергия П будет ниже свободной энергии А. превращение идет при температуре Аr1, которая ниже А1.

* Мартенситное превращение начинается при температуре 240°С Мн и заканчивается при отрицательных температурах Мк.

 

Для описания кинетики превращения переохлажденного аустенита пользуются экспериментально построенными диаграммами в ремя-температура-степень распада или диаграммами изотермического превращения аустенита, то есть превращения, протекающего при постоянной температуре.

 

Диаграмму строят в координатах температура-время (логарифм времени)

 

 

Для изучения изотермического превращения аустенита небольшие образцы стали нагревают до состояния аустенита, а затем быстро охлаждают (переохлаждают) до температур ниже А1 (700,600,500,400,300 оС) и выдерживают при этих температурах до полного распада аустенита. Степень распада определяют различными методами (микроскопическими, магнитными и др.). Результаты исследований при постоянной температуре характеризует кривая, показывающая количество распавшегося аустенита в зависимости от времени распада.

В течение некоторого промежутка времени Н1, Н2, Нз – распад экспериментально не фиксируется. Этот период называется инкубационным.

 

По истечении этого периода аустенит начинает распадаться с образованием более стабильных структур.

 

В области повышенных температур распад протекает с образованием структуры ФиЦ (перлитное превращение)

 

Скорость распада в начале быстро увеличивается, потом постепенно замедляется. Через некоторое время (К1К2Кз) процесс распада заканчивается.

 

Точки соединяют плавными линиями

Первая кривая – показывает начало распада аустенита

Вторая – конец распада

 

Область, лежащая левее первой кривой, определяет продолжительность инкубационного периода, здесь находится переохлажденный аустенит, не претерпевший распада

 

При переохлаждении аустенита до 240оС или ниже Мн происходит превращение А в Мартенсит. Диффузионные процессы полностью подавляются.

 

 

Лекция 9

«Технология термической обработки стали»

ОТЖИГ

Традиционно сложившееся понятие «отжиг» охватывает несколько отличающихся друг от друга по режиму операций термообработки, объединенных единой целью – привести сталь в термодинамически равновесное состояние с минимальной плотностью дислокаций, по возможности низкой твердости и высокой пластичности.

 

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СПЛАВОВ, НЕ СВЯЗАННАЯ С ФАЗОВЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ (ОТЖИГ 1 РОДА)

 

Этот вид отжига в зависимости от температурных условий устраняет химическую и физическую неоднородность, созданную предшествующими обработками, не связан с фазовыми превращениями, его можно проводить при температурах ниже или выше температур фазовых превращений.

 

Отжиг 1 рода

ГОМОГЕНИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГ или ДИФФУЗИОННЫЙ ОТЖИГ

 

В реальных условиях кристаллизации расплава имеет место внутрикристаллическая ликвация: сердцевина кристалла обогащена тугоплавким компонентом, а наружные части сплава, а наружные – менее тугоплавким.

 

Внутрикристаллическая ликвация затрудняет последующую обработку давлением, т.к. снижает пластичность стали.

Диффузионным отжигом называют длительную выдержку сплавов при высоких температурах, в результате которой уменьшается ликвационная неоднородность твердого раствора.

 

Дендритная ликвация повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому разрушению, она понижает пластичность, вязкость стали.

 

При высокой температуре протекают диффузионные процессы, не успевшие завершиться при первичной кристаллизации.

 

Диффузионному отжигу подвергают слитки легированных сталей, слитки алюминиевых сплавов.

 

В стальных слитках в результате диффузионного отжига достигается более равномерное распределение элементов в объеме зерен твердого раствора.

 

Его ведут при температуре 1100-1300 ° С с выдержкой 20-50 часов, затем медленное охлаждение.

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГ

 

Это нагрев деформированных полуфабрикатов или деталей выше температуры рекристаллизации.

 

Этот вид отжига производится с целью устранения наклепа холоднодеформированного металла.

 

Напомню, что наклепанный металл очень тверд и хрупок, его кристаллическая решетка вследствие высокой плотности дислокаций и наличия большого количества дефектов, находится в неравновесном состоянии. Наклеп приходится устранять. Для этого требуется нагрев, стимулирующий диффузионные процессы.

Цель рекристаллизационного отжига – понижение прочности и восстановление пластичности деформированного металла, получение заданного размера зерна.

 

Скорость охлаждения здесь не имеет большого значения – обычно на воздухе.

 

Температура рекристаллизации зависит от состава сплава и связана с температурой его плавления уравнением:

 

Трек. = а х Т пл., где

 

 

Тпл – температура плавления сплава в К

 

А –коэффициент, зависящий от состава сплава

 

У углеродистых сплавов – 0,4 у легированных – 0,8

 

Для углеродистых сталей рекристаллизационный отжиг проводится при температуре 600-700°С.