Головна

Перетворення аустеніту при охолодженні. термокінетіческой діаграма

  1.  Аллотропические або поліморфні перетворення
  2.  Біполярний транзистор в схемі із загальною базою. Зонна діаграма і струми
  3.  Векторна діаграма асинхронного двигуна
  4.  Векторна діаграма і схема заміщення трансформатора з феромагнітним сердечником
  5.  Векторна діаграма і еквівалентна схема котушки з феромагнітним сердечником
  6.  Векторна діаграма котушки з феромагнітним сердечником
  7.  Векторна діаграма короткого замикання

Якщо сталь зі структурою аустеніту, отриманої в результаті нагрівання до температури вище лінії GS (Для доевтектоїдної стали) або вище лінії SE (Для заевтектоідной стали), переохолодити до температури нижче лінії PSK (Надалі будемо позначати її А1), То аустеніт виявляється в метастабільних станів і зазнає перетворення, характер яких залежить від швидкості охолодження.

 Для опису кінетики перетворень переохолодженого аустеніту користуються експериментально побудованими в координатах час - температура термокінетіческой діаграмами.

Розглянемо найпростішу термокінетіческой діаграму, характерну для евтектоїдной вуглецевої сталі, схематично зображена на рис. 33.1. На цій діаграмі вище А1 (727 оС) знаходиться область стабільного існування аустеніту. Нижче цієї області розташовані дві С-образні криві; ліва з яких позначає початок, а права - закінчення розпаду аустеніту.

Мал. 33.1. термокінетіческой діаграма

Область, що лежить лівіше кривої початку розпаду аустеніту, визначає тривалість інкубаційного періоду. В інтервалі температур і часу, відповідних цій області, існує переохолоджену аустенит, практично не зазнає помітного розпаду [40]. Тривалість інкубаційного періоду характеризує стійкість переохолодженого аустеніту. Зі збільшенням переохолодження його стійкість швидко зменшується, досягаючи мінімуму при температурі близько 500 оЗ, і далі знову зростає - див. Рис. 33.1. Підвищення стійкості аустеніту і зменшення швидкості його перетворення при великих ступенях переохолодження викликається зниженням швидкості освіти і зростання нових фаз внаслідок уповільнення процесу дифузії.

Нижче С-образних кривих розташовані лінії початку Мн і закінчення Мк мартенситного перетворення.

Всі легуючі елементи підвищують стійкість переохолодженого аустеніту, що проявляється в зниженні температур початку Мн і закінчення Мк мартенситного перетворення (за винятком Al и Co), А також в зсуві С-образних кривих вправо (за винятком Co), Останнє призводить до відповідного уповільнення швидкостей всіх перетворень.

Залежно від ступеня переохолодження аустеніту розрізняють три температурні області, перетворення (див. Рис. 33.1): перлитную, бейнітне (проміжну) і мартенситную.

1. перлітний превращеніепереохлажденного аустеніту протікає при температурах А1... 500 ° С. Аустеніт, практично однорідний по концентрації вуглецю, розпадається з утворенням фериту (майже чисте залізо) і цементиту, що містить 6,67% С, т. Е. Складається з фаз, що мають різну концентрацію вуглецю. У процесі перетворення відбувається полиморфное ? > ?-перетворення і дифузійне перерозподіл вуглецю в аустеніт, що призводить до утворення ферритно-цементитной структури (А > Ф + Fe3C) трьох видів. Всі продукти перлітного перетворення мають пластинчасту будову і в залежності від ступеня дисперсності (великій) їх називають перліт, сорбіт[41] і троостіт[42] або відповідно грубо, середньо- і тонкодіфференцірованний перліт. Чим більше швидкість охолодження (Vпстр), Тим тонше виходить ферритно-цементітная структура і вище її твердість:

Структура Перлит Сорбіт Троостит

НВ 180-250 250-350 350-450

2. Мартенситне перетворення відбувається при швидким охолодженні (загартуванню) зі швидкістю вище критичної Vз>Vкр. Після досягнення температури Мн відбувається бездіффузіонному перетворення аустеніту, що виражається в полиморфном зміні кристалічної решітки ? > ? без виділення з неї вуглецю.

Ріс.33.2. Кристалічна (тетрагональна) решітка мартенситу

мартенситом[43] називається пересичений упорядкований твердий розчин впровадження вуглецю в ?-залізі. Якщо в рівноважному стані розчинність вуглецю в ?-залізі не перевищує 0,02%, то його зміст в мартенсите буде таким же, як у вихідному аустените, тобто може досягати 2,14%. Атоми вуглецю виявляються насильно впровадженими в кристалічну решітку ?-заліза в такій же кількості, яке було у вихідному аустените. При цьому ОЦК решітка спотворюється і приймає тетрагональную форму, При якій одне ребро елементарної комірки с стає більше іншого а (Див. Рис 33.2). Зі збільшенням вмісту вуглецю в стали тетрагонального (с / а) Зростає.

 Щільність дислокацій в мартенсите досягає 1012 см-2. Спотворення кристалічної решітки, викликаний ними внутрішній наклеп і подрібнення субзерен визначають високу твердість мартенситу (при вмісті вуглецю 0,6 ... 0,7% його твердість дорівнює 60 ... 65 HRC). Твердість мартенситу зростає зі збільшенням в ньому змісту вуглецю - рис. 33.3. До того ж при утворенні мартенситу відбувається збільшення обсягу елементарних осередків, що також збільшує внутрішня напруга.

Ріс.33.3. Залежність твердості загартованої сталі від вмісту в ній вуглецю

Як видно з рис. 33.1 мартенситних перетворення завершується тільки при негативних температурах, тому при охолодженні стали до кімнатних температур під час загартування в її структурі поряд з мартенситом виявляють і залишковий аустеніт (в високовуглецевих сталях до 10 ... 50%), що знижує сумарну твердість. Для завершення мартенситного перетворення високовуглецеві стали іноді піддають «обробці холодом», що підвищує їх твердість на 1 ... 3 одиниці HRC.

Легуючі елементи, підвищуючи стійкість аустеніту, знижують критичну швидкість загартування. Наприклад, при введенні 1% Сr в сталь з 1% С критична швидкість загартування зменшується в 2 рази, а при введенні 0,4% Мо критична швидкість загартування знижується з 200 до 50 ° С / с. Для багатьох легованих сталей критична швидкість загартування знижується до 20 ° С / с і нижче. Наприклад, швидкорізальні (високолеговані) стали набувають структуру мартенситу (т. Е. Гартуються) при охолодженні на повітрі.

Загальним в Перлітний і мартенситном перетвореннях аустеніту є наявність і в тому і в іншому випадках поліморфного перетворення ? > ?. Відмінність полягає в тому, що дифузія вуглецю відбувається тільки при перлітного перетворення; при мартенситних перетворення дифузія практично відсутня.

3. бейнітне (Проміжне) перетворення протікає в температурної області між перлітним і мартенситним перетвореннями (див. Рис. 33.1). В результаті цього перетворення утворюється бейнит [44], що представляє собою структуру, що складається з ?-твердого розчину, що зазнав мартенситних перетворення і кілька пересичені вуглецем, і продуктів розпаду - частинок карбідів. Розрізняють структуру верхнього і нижнього бейнита. верхній бейнит, Що утворюється зазвичай в області температур 500 ... 350 ° С, має «перистий» вид (типу різаної соломи). Нижній бейнит утворюється зазвичай при температурах від 350 ° С до Mн і має голчасті (пластинчатое) будова. Бейніт отримують за допомогою так званого изотермического охолодження зі змінною швидкістю Vз (Рис. 33.1), т. К. Виходячи з особливостей С-образних кривих він не може бути отриманий при постійній швидкості охолодження.

Знання цих трьох перетворень важливо для вирішення багатьох практичних завдань. Перлітного перетворення протікає в процесі відпалу стали, а мартенситних - при загартуванню стали. Бейнітне перетворення важливо для розуміння процесу ізотермічного загартування стали.

 




 Холодна і гаряча деформація. Сверхпластичность. Структура і властивості сплавів після гарячої обробки тиском |  поліморфні перетворення |  Будова сплавів. Тверді розчини, хімічні сполуки, механічні суміші |  Діаграми фазового рівноваги |  Правило фаз і правило відрізків |  Ізоляція в сплавах |  Зв'язок між властивостями сплавів і типом діаграми стану |  Фази і структури на діаграмі стану залізо-цементит |  Механічні властивості основних структурних складових сталей і чавунів |  Залізо і сплави на його основі. Вплив вуглецю і постійних домішок на властивості стали |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати