Превращения в стали при нагреве
При нагреве стали выше точки Ас1 перлит превращается в аустенит. Превращение перлита в аустенит в полном соответствии с диаграммой состояния «железо-цементит» может совершиться лишь при очень медленном нагреве. При обычных условиях нагрева превращение запаздывает и получается перенагрев, т.е. превращение происходит лишь при температурах, несколько более высоких, чем указано на диаграмме «железо-цементит» (7270С). Процесс образования аустенита состоит из образования зародышей аустенита на границе феррита и цементита и последующего их роста. Превращение состоит из двух параллельно идущих процессов: полиморфного превращения Fea®Feg и растворения в Feg углерода цементита. Полиморфное превращение идет с более высокой скоростью, поэтому по завершении его аустенит сохраняет неоднородность по углероду. В тех местах, в которых ранее были пластинки (или зерна) перлитного цементита, содержание углерода больше, чем в тех местах, где залегали пластинки феррита. Поэтому только что образовавшийся аустенит неоднороден. Для устранения этой неоднородности требуется перегреть сталь выше точки перлитно-аустенитного превращения или дать выдержку для завершения диффузионных процессов внутри аустенитного зерна. Поскольку в каждой перлитной колонии зарождается несколько центров кристаллизации аустенита, превращение при температуре Ас1 сопровождается измельчением зерна стали. Число зарождающихся при температуре Ас1 кристаллов аустенита возрастает с увеличением дисперсности перлита и скорости нагрева. При высокоскоростном нагреве, например, при нагреве ТВЧ, можно получить чрезвычайно мелкие зерна аустенита.
|
|
|
В стали эвтектоидного состава перекристаллизация заканчивается после завершения превращения перлита в аустенит. В до- и заэвтектоидных сталях после перехода перлита в аустенит в структуре сохраняются избыточные структурные составляющие – феррит и цементит соответственно. В доэвтектоидных сталях при нагреве от Ас1 до Ас3 происходит превращение избыточного феррита в аустенит, а в заэвтектоидных сталях при нагреве от Ас1 до Асcm – растворение продуктов распада избыточного цементита в аустените. Оба процесса сопровождаются диффузией углерода, приводящей к выравниванию концентрации и небольшому укрупнению зерен аустенита.
Повышение температуры стали в однофазной аустенитной области приводит к дальнейшему росту зерен аустенита.
Превращения аустенита при охлаждении
Перлитное превращение аустенита
Влияние степени переохлаждения на устойчивость аустенита и скорость превращения представляют графически в виде диаграмм. Эти диаграммы строят в координатах температура превращения – время; обычно время откладывают на логарифмической шкале. Диаграммы строят на основе экспериментальных данных. Подобная диаграмма для эвтектоидной стали представлена на рис. 3.2.
|
|
|
Рисунок 3.2. - Диаграмма изотермического распада аустенита в эвтектоидной стали и наложение на нее кривых непрерывного охлаждения. Схемы структур и их твердость.
На диаграмме (см. рис.3.2) нанесены две С-образные кривые, указывающие время начала и конца превращения переохлажденного аустенита. В области диаграммы, расположенной левее линии 1, существует переохлажденный аустенит; между линиями 1 и 2 находится область, в которой происходит превращение; правее линии 2 лежит область, в которой существуют продукты превращения аустенита. Устойчивость аустенита зависит от степени переохлаждения. Наименьшей устойчивостью аустенит обладает при температурах, близких к 5500С. При повышении или понижении температуры относительно 5500С устойчивость аустенита возрастает.
При охлаждении стали ниже критической точки А1 аустенит становится неустойчивым и распадается. Чем больше скорость охлаждения, тем более дисперсными являются продукты распада аустенита и тем выше твердость. Дисперсность перлитных структур принято оценивать межпластинчатым расстоянием, за которое принимают среднюю суммарную толщину соседних пластинок феррита и цементита.
|
|
|
Наложим на диаграмму изотермического распада аустенита кривые охлаждения (было доказано, что наложение кривых нагрева или охлаждения на диаграмму, показывающую превращения при постоянной температуре, не дает количественно правильных значений, но качественные закономерности процессов подтверждаются).
При медленном охлаждении (например, с печью) – линия V 1 - образуется перлит с межпластинчатым расстоянием (5 – 7)10-7 м, твердость которого 15-20 HRC. При увеличении скорости охлаждения, линия V 2 , когда распад переохлажденного аустенита происходит в интервале температур 650-600˚С, образуется мелкодисперсная смесь феррита и цементита с межпластинчатым расстоянием (3 – 4)10-7 м, которая называется сорбитом, твердость сорбита 25-30 HRC. Дальнейшее увеличение скорости охлаждения, линия V 3 , приводит к переохлаждению аустенита до более низких температур 580-550˚ С. При этих температурах аустенит распадается на еще более дисперсную смесь феррита и цементита с межпластинчатым расстоянием (1 – 2)10-7 м; такую структуру называют троостит. Твердость троостита 40-45 HRC.
Указанное деление перлитных структур условно, так как дисперсность смесей монотонно увеличивается с понижением температуры превращения.
С увеличением дисперсности структур перлитного типа возрастают прочность и твердость стали; лучшую пластичность и вязкость имеет структура сорбита.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 190; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!