Термообработка

Чем мельче зерно, тем выше прочность (sв, s0. 2), пластичность (d, y) и вязкость и ниже порог хладноломкости (t). Уменьшая размер зерна аустенита, можно компенсировать отрицательное влияние других механизмов на порог хладноломкости. Чем мельче зерно, тем выше предел выносливости. Поэтому все методы, вызывающие измельчение зерна аустенита повышают конструктивную прочность стали. Крупное зерно нужно только в трансформаторных сталях, чтобы улучшить их магнитные свойства. При укрупнении зерна до 10−15 мкм трещиностойкость уменьшается, а при дальнейшем росте зерна — возрастает. Это может быть связано с очищением границ зерна аустенита от вредных примесей благодаря большему их расворению в объеме зерна при высокотемпературном нагреве.

7. Изотермический распад переохлажденного аустенита.

Если сталь со структурой аустенита, полученной в результате нагрева до температуры выше Ас3 -для доэвтектоидной стали или выше Асm — для заэвтектоидной, переохладить до температуры ниже Аr1, то аустенит оказывается в метастабильном состоянии и претерпевает превращение.

Рассмотрим кинетику этого процесса (см. рис. 1)

Вначале объем новой составляющей, испытавший превращение, растет с ускорением, а к концу превращения прибыль этого объема резко замедляется. Это объясняется тем, что в начальный период образуется лишь небольшое количество центров превращения с малой поверхностью новой структурной составляющей; по мере изотермической выдержки число центров возрастает, увеличиваются размеры новой составляющей, но вскоре наступает замедление прцесса из-за того, что растущие кристаллы соприкасаются между собой и в местах стыка рост их прекращается, т. е. поверхность фронта превращения уменьшается.

Период о-а называется инкубационным периодом. В инкубационный период количество образовавшихся новых кристаллов настолько мало, что превращение не фиксируется обычными методами исследования. Конец инкубационного периода — точка, а на рис. 1 — фиксируемое данным методом начало превращения.

По истечении этого периода аустенит начинает распадаться с образованием более стабильных структур. Скорость распада сначала быстро увеличивается, а потом постепенно убывает. Через какое-то время процесс полностью заканчивается (точка в) на рис. 1.

Строя такие кривые при различных температурах можно получить диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита, см. рис. 2.

Для этого нужно отрезки времени, соответствующие началу (точки, а) и концу (точки в) распада аустенита или какой — то степени превращения для каждой из исследуемых температур перенести на график температура — время, и одноименные точки соединить плавными кривыми. На диаграмме кривая 1 соответствует началу превращения, а кривая 2 характеризует конец превращения.

8. Построение термокинетической диаграммы.

Термокинетические диаграммы используются для разработки технологии термической обработки. По этим диаграммам можно получить данные о температурных интервалах протекания фазовых превращений при непрерывном охлаждении и об образующихся при этом структурных составляющих.

Существует два способа построения таких диаграмм.

1 способ. При непрерывном охлаждении образцов фиксируем их температуру осциллографом. Можно измерять какую-либо характеристику образца в процессе его охлаждения (например, его длину при дилатометрическом методе) и по отклонению этой характеристики от плавного изменения определить начало превращения.

2 способ. Охлаждаем серии образцов по одинаковому режиму, которые в разные моменты времени закаливаем в воде, а затем исследуем их структуру или свойства, определяя по ним начало и конец превращения или степень оного, при одном режиме непрерывного охлаждения.

Если исследуем фазовые превращения при распаде переохлажденного аустенита, то термокинетическую диаграмму строим в координатах температура — время на основе анализа серии кривых охлаждения, на которых отмечаем температуры начала и конца перлитного и промежуточного превращений и соответственно области этих превращений.

Из этих диаграмм можно увидеть, что при малых скоростях охлаждения в углеродистых сталях протекает только перлитный распад аустенита с образованием феррито-цементитной структуры с различной степенью дисперсности — перлит, сорбит, троостит. При высоких скоростях охлаждения — выше Vк — перлитный распад аустенита подавляется и аустенит претерпевает только мартенситное превращение. В легированных сталях существует и область промежуточного превращения, в которой аустенит претерпевает распад с образованием бейнита.

9. Отжиг II рода.

Отжиг второго рода — это термообработка, которая заключается в нагреве стали до температур выше точек Ас3 или Ас1, выдержке и последующем охлаждении. В результате мы получаем почти равновесное структурное состояние стали; в доэвтектоидных сталях — феррит + перлит, в эвтектоидных — перлит и в заэвтектоидных — перлит + вторичный цементит.

После отжига получаем: мелкое зерно, частично или полностью устраненные строчечность, видманштеттову структуру и другие неблагоприятные структуры.