Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита.

При охлаждении стали с содержанием углерода 0,8% ниже А₁ происходит распад аустенита с содержанием углерода 0,8% на феррит с содержанием 0% и цементит с с содержанием углерода 6,67%. В виду такой разницы содержание углерода в исходной образующейся фазе процесс распада носит диффузионный характер.

Движещей силой любого процесса является уменьшение свободной энергии системы.При температуре, равной А₁ ( 727 ⁰С ) скорость диффузии максимальна. Разность свободных энергий старых и новых фаз равна 0. Поэтому процесс превращения аустенита в перлит при температуре А₁ происходить не будет.

При переохлаждении до температуры 200 ⁰С разность свободных энергий максимальна , а скорость диффузии атомов железа практически равна 0, следовательно при этой температуре скорость превращения также равна 0, т.е. скорость превращения переохлажденного аустенита в перлит определяется 2 факторами: разностью свободных энергий старой и новой фаз и скоростью диффузии. Максимальная скорость превращения достигается предварительным охлаждением аустенита до 500 –550⁰С.Эту зависимость можно представить в виде диаграммы изотермического превращения аустенита.

 

28. Мартенситное превращение. М.п. было открыто при изучении закалки сталей, оно протекает при быстром охлаждении с температур выше А₁. Мартенсит в стали является пересыщенным раствором углерода в a-железе, атомы углерода, растворенные в ГЦК решетке аустенита, сохраняют свое положение в ОЦК рещетке a-железа, в результате решетка мартенсита оказывается сильно искажена, и в ней возникают большие напряжения, т.о. мартенсит имеет тот же состав, что и исходный аустенит, но но отличающийся от аустенита типом кристаллической решетки и представляет собой пересыщенный твердый раствор. Мартенситные превращения бездиффузионные, не сопровождающиеся диффузионным перераспределением атомов железа и углерода. Мартенситное превращение начинается для каждой стали при определённой температуре, обознач.М_н(М_s). Температура начала м.п. всегда выше критической скорости закалки.

М.п. невозможно подавить даже при самых высоких скоростях охлаждения. М.п. заканчивается при температуре М_к(М_f). Т.о. мартенситное превращение происходит в интервале температур М_н и М_к. Мартенсит может образовываться только в интервале температур М_н и М_к.. М.п. не имеет инкубационного периода, при переходе через М_н мгновенно образуется мартенсит. (1 км/с). М.п. никогда не идет до конца, поэтому в закаленной стали всегда есть остаточный аустенит (А_ост).

29. Отпуск закаленной стали. Низкий, средний и высокий отпуск. Нагрев закаленных сталей до температур, не превышающих А₁, называют отпуском. Закаленный сплав находится в кажущемся стабильном состоянии (метастабильном) и обладает повышенным уровнем свободной энергии. При закалке образуется пересыщенный твердый раствор. Главным процессом при старении и при отпуске сплава является распад метастабильного пересыщенного раствора. Процесс распада пересыщенного твердого раствора в закаленном сплаве протекают самопроизвольно и сопровождаются выделением тепла. Основные параметры отпуска – температура нагрева и время выдержки. Отпуску подвергают сплавы, закаленные на мартенсит. При нагреве после закалки увеличивается подвижность атомов и создается условие для протекания процессов, изменяющих структуру сталей в направлении более равновесного состояния. Характер этих процессов определяется особенностями строения закаленных сталей, а) сильно пересыщенные твердые растворы - мартенсита; б)повышенной плотностью в мартенсите дефектов решетки; в) наличием остаточного аустенита. Главным процесс при отпуске – выделение цементита из мартенсита – 1-ое превращение при отпуске закаленной стали. Распад мартенсита происходит в 2 стадии. 1) начиная с Т=80-100 гр. С начинается распад,при этом происходит образование скоплений углерода – кластеров. С Т приблиз. 100 гр. С обнаруживается метастабильный e - карбид, у него другое содержание С чем у Ц и другая кристаллическая решетка. В интервале Т=100-200 гр. С обр-ся «низкотемпературный» цементит (Fe_xC), который отличается от Ц длиной ребра куба. Образование стабильного Ц происходит при Т > 250 гр. С, наиболее активно при Т приблиз.=300-400 гр. С. Следующей стадией является коагуляция (укрупнение за счет других) и сфероидизация Ц. Это завершающая стадия процесса карбидообразования, дело в том, что при распаде М образуются выделения К разной величины, соотносительно концентрации углерода в твердом растворе около мелких и крупных частиц будет разной в твердом растворе. Эта разность концентраций создает условия для диффузии углерода от мест с большей концентрации к объему с меньшей концентрацией, т.е. выравнивание концентраций углерода. В результате выравнивания диффузия a-тверд. р-р около мелких частиц становится ненасыщенным, а около крупных – пересыщенным, тогда К расположенные в объёме с большим содержанием С будут увеличиваться в размерах, а мелкие раств. – коагуляция. Эти процессы стремяться к уменьшению внутренней энергии. К в результате коагуляции увеличивают свои размеры, а в дальнейшем изменяют свою форму – из тонких пластин в сфероиды. Т.о. переносом вещества через твердый раствор осуществляется процессами коагуляции и сфероидизации Ц при отпуске закаленных сталей ниже 350 гр. С эти процессы развиты слабо, интенсивная коагуляция начинается при Т приблиз. = 350-450 гр. С. Выше 550 гр. С частицы Ц становятся сферическими. Средний размер частиц Ц тем больше, чем больше температура отпуска. В процессе отпуска особенно высокоуглеродистых и легированных сталей существенную роль играет распад А_ост, он протекает активно при интервале Т=200-300 гр. С. При этом в начале А_ост превращается в М и начнет распадаться в феррито – цементитную смесь. Виды отпуска сталей. По температуре нагрева при отпуске различают отпуск: а) низкий; б)средний;

в)высокий. А – Низкий отпуск – на отпущенный М проводят при Т=120-250 гр. С, обычно применяют для режущего инструмента. Цель – сохранить твердость и уменьшить остаточные напряжения, возникшие при закалке. Т.о. температура выбирается такой, чтобы твердость и износостойкость или не уменьшались, или уменьшались слабо. Б – Средний отпуск- отпуск на тростит отпуска, проводят при Т=350 – 450 гр. С, его используют в тех случаях, когда необходимо сочетание высокой прочности и высокой упругости. В результате образуются мелкие зерна Ф и мельчайшие выделения Ц, тогда эти выделения Ц служат препятствием на пути движения дислокаций и делают невозможным даже микро деформации – для упругих элементов конструкций(пружин, рессор и т.д.);

В – Высокий отпуск – отпуск на сорбит отпуска. Т=450-650 гр. С, обычно используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить сочетание достаточной прочности и пластичности, и тем самым создать структуру с хорошим сопротивлением ударным нагрузкам, и т.о. обеспечить высокую надежность.  Поэтому сочетание закалки с высоким отпуском – термическое улучшение, или просто улучшение. Эту термообработку применяют к сталям, содержащим от 0,30 до 0,60 % С – среднеуглеродистые стали (также применяется поверхностная закалка).

31. Отжиг 1-го рода. Разновидности отжиго 1-го рода.

Относят: диффузионный отжиг(гомогенизированный) и отжиг для снятия напряжения.

 Отжиг I рода в зависимости or исходного состояния стали и температуры ею выполнения может включать процессы гомогенизации, рекристаллизации, снижения твердости ,, снятия остаточных напряжений. Характерная особенность итого вида отжига в том, что указанные процессы происходят независимо от того, протекают ли в сплавах при этой обработке фазовые превращения (а - у) или нет, Поэтому отжиг 1 рода можно про­водить при температурах выше или ниже температур фазовых превращений (критических точек А₁ и А₃). Этот вид обработки в зависимости от температурных условий его выполнения устраняет химическую или физическую неодно­родность, созданную предшествующими обработками. Бывает: Гомогенизация (диффузионный отжиг). Рекристаллизацконный отжиг . Отжиг для снятия остаточных напряжений.  

41. Цианирование – это процесс насыщения углеродом и азотом в следствии окисления расплавленных цианистых солей. t-ра 820-960, в расплавлен солях содержащих цианистый натрий. Для получения слоя небольшой толщины от 0,15-0,3 мм цианирование производят при t 820-860 в течении 30-90 мин. Поледующ закалку и низкий отпуск проводят сразу после цианирования. Для получения большего слоя от 0,5-2мм, t цианирования составляет 930-960. время выдержки от 1,5-6 часов. При этих T сталь в больших степенях насыщается углеродом до 0,8-2%. После такого режима деталь охлаждается на воздухе а затем под закалку нагревают в соленых ваннах, после чего подвергаются низкому отпуску.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: