книга (Бакастов С.С., Маркелов П.П., 1941 - Авиационное материаловедение), страница 6

2З). При последующем охлаждении аустенит не может остаться без изменения и вновь распадается на феррит и цементит. Процесс распадения аустеннта при охлаждении протекает сравнительно медленно, так как перегруппировка частиц феррита и цементита совершается в твердом веществе, в котором свобода движения частиц чрезвычайно стеснена. Если охлаждение раскаленной стали происходит достаточно медленно, то аустенит успевает распасться полностью с образованием структуры, состоящей из феррита н перлита в случае доэвтектоидной стали (фиг.

20) илн из цементита и перлита в случае заэвтектоидной стали (фиг. 22). Если же нагретую сталь охладить с большой скоростью, например, погружая ее в воду или в масло, то процесс распадения аустенита совершается неполностью. В этом случае структура стали фиксируется в том переходном состоянии, в котором ее застало быстрое охлаждение. Операция нагрева стали до состояния аустенита с последующим быстрым охлаждением называется в технике з а- калкой. В зависимости от скорости охлаждения закаленная сталь может быть зафиксирована в той или иной переходной структурной форме, образующейся в процессе распадения аустенита. Эти переходные структурные формы носят названия ма рте нсита, троостита и сорб и т а.

Они отличаются одна от другой степенью размель. ченности (крупности) выделившихся из твердого раствора частичек цементита, рассеянных в основной массе феррита. ь1ем мельче выпавшие частицы цементита, тем тверже закаленная сталь. Мартенсит является начальной формой распадения аустенита, которую можно зафиксировать резким охлаждением (закалкой) стали в воде комнатной температуры. При таком охлаждении процесс распадения аустенита задерживается в начальной его стадии, когда молекулы цементита, находящиеся в растворе, не успевают еще обособиться в более крупные скопления, которые можно было бы различить под микроскопом. В этом случае получается мартенсит, частицы цемептита в котором остаются в состоянии молекулярного распыления. 3 Авиационное иааериаиовеАение Сталь, получившая в результате резкого охлаждения структуру мартенсита, находится в неустойчивом состоя. нии, так как мартенсит имеет стремление к дальнейшему распадению, задержанному быстрым охлаждением. До.статочно небольшого нагрева (до 180 †2 ), чтобы распадение возобновилось, и тогда мартенспт начинает переходить в более устойчивую форму — в троостит.

Нагрев стали, закаленной на мартенсит до сравнительно невысо. ких температур, в пределах 1бΠ†6', называется о т и ус к о м. При отпуске на температуру ЗОΠ†4' мартенсит полностью переходит в троостит. Фиг. 25. троостит на фоне нартенсита Фиг. 24. Микроструктрра нартенсита Мартеисит имеет очень высокую твердость (оОΠ— 700 по Бринеллю, смотря по содержанию углерода) и вместе с тем хрупок.

По сравнению с друтпмп переходными структурамн стали мартенсит имеет наибольший удельный обьем, поэтому при зн,калке стали иа мартенснт резко увеличивается объем изделия, что вызывает появление внутренних напряжений и обусловливает возмояеность коробленпя изделия. Мартенситовая структура в углеродистых сталях получается, если они подвергаются после нагрева резкому охлаждению в воде. Под микроскопом при большом увеличении обнаруживается, что мзртенспт имееттонкоигольчатое строение (фиг. 24).

Иглы мартенсита располагаются параллельно по трем различным направлениям, образуя иногда равносторонние треугольники. Следуюпгей за мартеиситом переходной структурой при распадении аустенита является т роост ит, который мо- жет быть получен путем закалки стали при более умеренной скорости охлаждения; Троостнт представляет собой распавшийся твердый раствор, в котором цемеитит выделился в состоянии высокой степени размельчения. Частицы цементпта в троостите настолько мелки, что их можно видеть под микроскопом лишь при очень большом увеличении (порядка 3300 — 4 000).

По сравнению с мартенситом троостит обладает меньшей твердостью (300 — 300 по Ьрпнеллю) и не так хрупок. к ам Фиг, 26. Макроструктура сорбита Троостит очень часто наблюдается в сочетании с мартенситом, так как достаточно небольшого промедления в закалке, чтобы наряду с мартенснтом появился троостит. Под микроскопом такой троостпт имеет впд темных пятен, расположенных па фоне мелкоигольчатого мартен- сита, имеющего внд белых полей (фиг.

23). Троостит можно получать не только закалкой стали с умерегпьой скоростью охлаждения, но и отпуском стали, закаленной резким охлаждении на мартенснт. Для этого необходимо нагреть закаленную сталь до 300 †4' и выдержать се некоторое время при этой температуре. Такой нагрев (отпуск) увеличивает подвшкность частиц, вследствие чего неустойчивый мартенсит переходит в троостит. Этот переход сопровождается понижением твердости н значительным ослаблением внутренних напряжений.

Дальнейшей, после троостита, переходной структурой распадения аустенита является с о р б и т, представляющий собой перлит, в котором зерна цементита очень мелки. В сорбите при болыпом увеличении можно различить зерна цементита и феррита (фиг. 26), но они выражены не так резко, как в перлите, в котором зерна цементита значительно крупнее. '!аким образом, сорбит можно рассматривать как перлит с чрезвычайно мелкими зернами цементита, рассеянными в феррите. Сорбит может быть получен двумя способами: а) закалкой стали при замедленной скорости охлаждения, например путем охлаждения мелких деталей на, воздухе, а массивных деталей в масле, или б) посредством отпуска при 600 — 600' стали, закаленной на мартенсит. Сорбит обладает высокими механическими качествамив сравнительно болыпим временным сопротивлением разыву и хорошей вязкостью при повышенной твердости.

а этом основании сорбит считается наилучшей структурой для деталей машин и двигателей. Для инструментальных сталей более выгодна мартенситовая структура, так как твердость сорбита и троостита (200 — 500 по Бринеллю) для режущих инструментов недостаточна. й 8. Переврнсталлизация стали При нагреве стали до температуры выше линии 6ЯЕ диаграммы состояния (фиг. 23) структурные составляю. щие — цементит и феррит — переходят в твердый раствор.

При этом феррит претерпевает значительные изменения, превращаясь из железа а в железо т. Переход железа из одной аллотропической формы в другую сопровождается полной перегруппировгой атомов, в результате чего образуются новые зерна независимо от того, каковы были предшествующие. Это явление исчезновения старых зерен и возникновения новых в процессе образования твердого раствора (аустенита) называется пере кристал л из ацией стали. Возникновение и рост новых зерен аустенита совершаются из новых центров кристаллизации (зародышей), образующихся в зернах исходного железа а при его аллотропическом превращении в железо т. Вновь образовавшиеся зерна аустенита при температурах, близких к линии ПЯЕ, имеют очень малые размеры. Если сталь охладить с этой температуры, то она сохраняет мелкозернистое строение.

Процесс перекристаллизации стали имеет зе большое практическое значение, так как он позволяет путем одного только нагрева размельчать зерна стали и этим улучшать ее механические свойства. Решающее влияние на величину зерен, образующихся при перекристаллизации, имеет температура нагрева.

Наиболее мелкие зерна получаются при температуре перехода структурных составляющих стали в твердый раствор. Для сталей доэвтектоидных эта температура определяется линией СЯ диаграммы состояния (григ. 23), для заэвтектоидных — линией ЯЕ. С повышением температуры выше линии СЯЕ зерна начинают все более и бочее укрупняться. Рост зерен при чрезмерном повышении температуры нагрева происходит вследствие слияния между собой соседних зерен, в результате чего одни зерна исчезают, другие же растут за счет первых. При чрезмерно высокой температуре нагрева сталь получается крупнозернистой и с пониженными механическими свойствами.

Такая сталь называется п е р е г р е т о й. Крупное зерно может получиться и прп нормальной температуре нагрева, если сталь продолжительное время выдерживается при этой температуре. В этом случае наблюдается усиленный рост зерен, как и при перегреве. Нагрев стали до температуры, близкой к началу плавления, дает еще более вредные последствия. Такой нагрев вызывает образование пленок окиси по границам зерен вследствие проникновения кислорода воздуха в глубь металла. Эти пленки нарушают связь между зернами, в результате чего сталь становится чрезвычайно хрупкой.

Такая сталь называется п е р е ж ж е н и о й. Крупнозернистую перегретую сталь можно исправить вторичным нагревом с соблюдением необходимой температуры нагрева и продолжительности выдержки. Сталь, получившую пережог, в отличие от перегретой стали, никаким повторным нагревом исправить нельзя. литнРАтуРА К а щ е н к о Г, А, проф., Учебное пособие по металлографии бкурс для мастеров социалистического труда). Л а х т и н Ю.

М., инга.-доц., Ч у л и ц к и и Н. Н., проф.-докт., и дв., Авиационное материаловедение, ч. Н 1933. Б о ч в а р А. А., проф., Металловедение. В о л х о в и т и н о в Н. Ф,, Металлография и термическая обработка, 1933. Ге вели н г Н. В., проф., Авиационное металловедение, 1933. РЯАВА тРнтья ТЕРМИЧЕСИАЯ ОЕРАБОТКА СТАЛИ й 9. Общие сведения о термической обработке стали 'Гермическая обработка заключается в нагреве стали до определенной температуры и последующем охлаждении с той или иной скоростью. 'Гермическая обработка дает возможность -придавать стали самые разнообразные механические свойства в соответствии с теми требованиями, которые предъявляются к изделиям, изготовленным из нее.