Мартенситное превращение и его особенности.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 14Следующая ⇒

(Ау-М). Если переохладить Ау до таких температур, когда гамма-решетка, несмотря на наличие растворенного в ней углерода, становится неустойчивой, но скорость диффузии углерода мала, то произойдет превращение, связанное с перестроением крист. решетки без выделения углерода. Пересыщенный твердый раствор углерода в модификации альфа-железа с такой же концентрацией углерода носит название мартенсита. с/а>1 – степень тетрагональности. Чем больше содержание С в стали, тем больше степень тетрагональности. Мартенситное превращение сопровождается увеличением удельного объема, в результате этого в закаленной стали возникают большие внутренние напряжения. Особенности мартенситного превращения: 1). Превращение протекает в определенном интервале температур, который ограничен верхними и нижними мартенситными точками М и М . 2). Превращение протекает за счет появления новых кристаллов мартенсита, а не роста ранее образовавшихся. 3). Превращение происходит при условии непрерывного снижения температуры. 4). Превращение протекает не до конца. При фактическом окончании превращения остается некоторое количество остаточного Ау. С повышением содержания углерода температуры М_нач и М_кон понижаются. А для сталей, в которых содержание углерода >0,5% находится в области отрицательных температур.

Четвёртое основное превращение - превращение мартенсита при отпуске.

Отпуск – термическая обработка заключается в нагреве закалённой стали ниже точки Ас1, выдержке при задонной температуре с последующим охлаждением в воде или на воздухе.

Исходной является структура из тетрагонального мартенсита и аустенита. При превращении М объем будет уменьшаться, А – увеличиваться.

1). Первое превращение при отпуске (80 – 200^оС) - Превращение мартенсита в отпущенный мартенсит (с/а à 1) – гетерогенная смесь твердого раствора «альфа»-железа и необособившихся частиц метастабильного карбида Fe2C.

2). Второе превращение (200-300^оС) - Происходит превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит (в результате диффузии углерода).

3). Третье превращение (300 - 400^оС) – дальнейшее выделение углерода из р-ра - нестабильный карбид Fe2C превратился в стабильный Fe3C (снятие внутренних напряжений и получение требуемых мех. свойств).

4). Происходит рост и укрупнение зерен феррита и цементита (коагуляция и сфероидизация).

- тростит 350-550С

М – сорбит 550-650С

- перлит 650-700С

ещё цементит может быть в виде пластин.

При отпуске происходит несколько процессов. Основной — распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того, распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превращение и коагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристаллического строения -твердого раствора и остаточные напряжения.

24. Виды термообработки. Отжиг сталей. Существует несколько разновидностей отжига, из них для конструкционных сталей наибольшее применение находит перекристаллизационный отжиг, а для инструментальных сталей - сфероидизирующий отжиг. Характерный структурный дефект стальных отливок - крупнозернистость. При ускоренном охлаждении крупнозернистого аустенита создаются условия для образования видманштеттовой структуры. При ее образовании выполняется принцип размерного и структурного соответствия, в результате чего кристаллы доэвтектоидного феррита ориентированно прорастают относительно кристаллической решетки аустенита и имеют форму пластин.

Нормализация сталей. Нормализации, так же как и перекристаллизационному отжигу, чаще всего подвергают конструкционные стали после горячей обработки давлением и фасонного литья. Нормализация отличается от отжига в основном условиями охлаждения; после нагрева до температуры на 50-70 °С выше температуры Ас3 сталь охлаждают на спокойном воздухе. Нормализация - более экономичная термическая операция, чем отжиг, так как меньше времени затрачивается на охлаждение стали. Кроме того, нормализация, обеспечивая полную перекристаллизацию структуры, приводит к получению более высокой прочности стали, так как при ускорении охлаждения распад аустенита происходит при более низких температурах. После нормализации углеродистых и низколегированных сталей, так же как и после отжига, образуется ферритно-перлитная структура, однако имеются и существенные структурные отличия. При ускоренном охлаждении, характерном для нормализации, доэвтектоидный феррит при прохождении температурного интервала А r 3 – А r 1 выделяется на границах зерен аустенита; поэтому кристаллы феррита образуют сплошные или разорванные оболочки вокруг зерен аустенита — ферритную сетку.

Закалка сталей. В большинстве случаев при закалке желательно получить структуру наивысшей твердости, т. е. мартенсит, при последующем отпуске которого можно понизить твердость и повысить пластичность стали. При равной твердости структуры, полученные

В зависимости от температуры нагрева закалку называют полной и неполной. При полной закалке сталь переводят в однофазное аустенитное состояние, т. е. нагревают выше критических температур. Доэвтектоидные стали, как правило, подвергают полной закалке, при этом оптимальной температурой нагрева является температура Ас3 + (30— 50 С). Такая температура обеспечивает получение при нагреве мелкозернистого аустенита и, соответственно, после охлаждения - мелкокристаллического мартенсита. Недогрев до температуры Ас3, приводит к сохранению в структуре кристаллов доэвтектоидного феррита, что при некотором уменьшении прочности обеспечивает повышенную пластичность закаленной стали. ^/Заэвтектоидные стали подвергают неполной закалке. Оптимальная температура нагрева углеродистых и низколегированных сталей- температура Ас1 + (30-50°С). После закалки заэвтсктоидная сталь приобретает структуру, состоящую из мартенсита и цементита

Отпуск закаленных сталей. Нагрев закаленных сталей до температур, не превышающих А1, называют отпуском. В результате закалки чаще всего получают структуру мартенсита с некоторым количеством остаточного аустенита, иногда-структуру сорбита, тростита или бейнита. Рассмотрим изменения структуры мартенситно-аустенитной стали при отпуске.

Фазовые превращения при отпуске принято разделять на три превращения в зависимости от изменения удельного объема стали. Распад мартенсита и карбидное превращение вызывают уменьшение объема, а распад аустенита — его увеличение.

25.Отжиг и его виды. Нагрев выше Ас3 или Ас1, выдержка, охл.с печью. Медленное охлаждение стали при отжиге способствует протеканию равновесных фазовых превращений и образованию перлита в эвтектоидной стали, перлита с избыточным ферритом или цементитом в доэвтектоидной и заэвтектоидной стали соответственно. После отжига стали характеризуются высокой пластичностью, но пониженной прочностью и твердостью. Главная задача – подготовка стали к равновесному состоянию, избавиться от последствий пластической деформации. (Снижение НВ перед обработкой Ме резанием). Различают:

Отжиг 1-го рода: – не связ.с фазовыми превращениями. Рекристаллизационнй (низкий) – нагрев выше т-ры рекристаллизации (t < АС1) для повышения скорости дифф.проц-а (прим. для устранения наклепа холоднокатаных листов, снятие внутр. напряжений). Диффузионный отжиг (температура 1000-1100С) – происх.выравнивание состава в пределах каждого зерна (при выдержке) и выравнивание дендритной структуры (при охлаждении). Происх.выравнивание содержания углерода в стали (уменьшение ликвации) – (прим. для литой структуры и в осн.легир. стали ). После применяют полный отжиг ( для измельчения зерна Ф и П составляющей так как при высоких температурах зерно аустенита увеличивается).

Отжиг 2-го рода: связан с фазовыми превращениями в твердом состоянии. Включает

1. Полный отжиг – (для доэвтектоидных) - нагрев выше АС3 с охлаждением в печи (более мелкое зерно)

2. Неполный отжиг - (для заэвтектоидных) - нагрев выше АС1 – для фазовой перекристаллизации перлитной составляющей, для получения мелкого зерна перлита.

1 – полный

2 – неполный

3 – низкий

4 – диффузионный

26.Нормализация сталей.

Нормализация - вид ТО, заключающийся в нагреве стали на 30-50⁰ С выше А_С3, выдержке и охлаждении на воздухе. Фазовая перекристаллизация при нагреве и последующее охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах, что повышает дисперсность феррито-цементитной смеси и приводит к образованию сорбита. В доэвтектоидной и заэвтектоидной сталях наряду с сорбитом - соответственно избыточный феррит и цементит.

Возрастает прочность и твердость стали по сравнению с отожженной. Применяется для улучшения свойств сталей после литья, проката и ковки.

Для низкоуглеродистых сталей - заменяет отжиг. Для среднеуглеродистых сталей - может заменять улучшение ( З+ВО) .Для высокоуглеродистых сталей - предотвращает выпадение сетки цементита по границам зерен перлита, наблюдаемые при отжиге в интервале температур А_С3 - А_С1 .

Нормализация - более экономичная термическая операция, чем отжиг, так как меньше времени затрачивается на охлаждение стали.

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 1044; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!