Лекции_Матвед_Минаков (Лекции), страница 11

радиаторы, кокили);- как антифрикционный материал.микроструктуры ковких чугунов,х150ферритныйКовкие чугуны имеют механические свойстваи пластичность = 7 ÷ 10 % чутьменьшие, чем высокопрочные чугуны, но всёравно высокие, однако2 строкиперлитный§ 4.3. Критические точки сталиКритические точки стали (точки Чернова) – это температуры, соответствующиеопределённым линиям диаграммы Fe- Fe3 C , при пересечении которых (принагреве или охлаждении) происходят изменения фазового и структурного составастали.Впервые критические точки открыл русский учёный-металловед ДмитрийКонстантинович Чернов в 1866-1868 гг.Твёрдые растворывнедрения:- Ф - ;- А - ();Промежуточнаяфаза – Ц (3 )Эвтектоид –ФП [Ф+Ц], =Ц87 %13 %=71Обозначения критических точеклинияпревращениеPSK (эвтектоидного превращения)П↔АА1 (Ас1 /А1 )GS (полиморфного превращения)Ф+А↔АА3 (Ас3 /А3 )SE (переменной растворимости углерода втв.

растворе внедрения С в Feγ )критическая точкаА + Ц ↔ А А (Ас /А )Индексы при букве А: - c – от франз. chauffage – нагрев;- r – от франз. refrodissement – охлаждение;- cm - от латин. cementite – цементит.§ 4.4. Превращения в стали при нагреве→ эвтектоидная сталь (0,8 % С)ПФ + Ц→ АКРОЦКромбическаяГЦК%С0,026,690,8при нагреве: - из двух фаз образуется однановая и изменяется тип КР- перераспределяется углеродТакое превращение называется диффузионным→ доэвтектоидная сталь процесс идёт в два этапа: 1) выше А12) выше А3→ заэвтектоидная сталь процесс идёт в два этапа: 1) выше А12) выше АП + Ф0,02 → А0,8 + Ф0,02А0,8 + Ф0,02 → АП + Ц → А0,8 + ЦА0,8 + Ц → АИтог: во всех сталях при нагреве превращение заканчивается образованиемодной фазы – аустенит, превращение –диффузионное и сопровождаетсяизмельчением зерна (!)1 – природно крупнозернистые стали;2 – природно мелкозернистые стали (имеют всвоём составе специальные добавки [например,алюминий], которые задерживают рост зерна).Крупное зерно отрицательно сказывается наударной вязкости, повышает порогхладноломкости, склонность к закалочнымтрещинам и деформациям.§ 4.5.

Превращения в стали при охлажденииПри переохлаждении стали со структуройаустенита до температур ниже критическойточки А1 аустенит претерпевает превращение,которое неизбежно, т.к. неизбежна смена КР: → .Для изучения превращений, происходящих ваустенитеиспользуютдиаграммыизотермического превращения аустенита* (т.е.превращения, протекающего при постояннойтемпературе), которыеэкспериментальностроятся по диаграммам время – температура– степень распада.Для всех сталей построены диаграммыизотермическогопревращения(иногданазывают «С-образная» диаграмма).Инкубационныйпериодхарактеризуетустойчивость переохлаждённого аустенита.* В зарубежной литературе диаграммы CCT - continuous cooling transformation.Изучение возможных превращений впереохлаждённом аустените важнопрактически, т.к.

эти превращенияпроисходят при отжиге, закалке,изотермической закалке.А сколько вариантов таких превращений?6 строкОт чего зависят варианты?1 строкаА. Перлитное превращениепротекает в условиях медленного охлаждения (или при изотермической выдержкев районе температур 650 − 550 ℃)А →ПФ + ЦКРГЦКОЦКромбическая%С0,80,026,69Перлитное превращение по механизмуявляется диффузионным (т.к.происходит перераспределениеуглерода и смена КР);При таком превращении из Аобразуется две новые фазы –пластинчатая смесь Ф и Ц (происходитсмена КР).Продукты перлитного превращения(пластинчатая смесь Ф и Ц) зависят отскорости медленного охлаждения (илитемпературы изотермическойвыдержки).Изотермическаявыдержка при600 ∓ 20 ℃550 ∓ 20 ℃пластинчатые (перлитообразные) структуры650 ∓ 20 ℃СтруктураТвёрдостьПерлит (эвтектоид)∆= 0,5 ÷ 0,7 мкм~ 200 HBСорбит (квазиэвтектоид)(в честь англ.

учёногоГенри Клифтона Сорби)~ 300 HB∆= 0,3 ÷ 0,4 мкмТроостит (квазиэвтектоид)(в честь франц. химикаЛуи-Жозефа Труста)~ 400 HB∆= 0,1 ÷ 0,2 мкмПри < 550 ℃ перлитное превращение не протекает, т.к. диффузия углероданедостаточная.Микроструктуры, х1500перлит(грубодифференцированный перлит)2 строкисорбит(среднедифференцированный перлит)троостит(тонкодифференцированный перлит)2 строкиБ. Мартенситное превращениепротекает в условиях быстрогоохлаждения (без изотермическойвыдержки).А →МКРГЦКОЦК%С0,80,8сталь с1 % С11Мартенситное превращение является бездиффузионным (т.к.

нет диффузии, неперераспределяется углерод).При таком превращении из А образуется одна новая фаза – М, мартенсит (в частьнем. учёного А. Мартенса).Между решётками и хорошее размерное и структурное соответствие.Мартенситное превращение происходит за счёт бездиффузионной перестройкиКР; каждый атом смещается на расстояние ∆ ≪ межатомное и сохраняет своихсоседей.Рост кристалла М – это направленное последовательное смещение атомов вплоскости сопряжения КР, когда n-ый атом смещается на целое межатомноерасстояние, то рост данного кристалла прекращается.В М содержится столько атомов углерода, сколько их было в А.Поэтому мартенсит – всегда (!) сильно пересыщенный тв.раствор внедрения С в .Углерод расположен на параллельных рёбрах решёткиКРГЦКОЦТ (объёмоцентрированнаятетрагональная)1 % С0,80,8координационное число К128Плотность укладки атомов КР74 %68 %У мартенсита самая неплотнаяупаковка атомов.В решётке мартенсита всегдаогромное количество дефектов (⊥ =1012 см−2 ), дислокации фактическикомпенсируют разницу в удельныхобъёмах решёток.Мартенсит всегда состоит из очень мелких кристаллов – пластинок (в виде реекили иголок).схема роста мартенситного кристаллаигольчатыйпакетныйх500х1000микроструктуры мартенситаМартенсит:1) самая неравновесная фаза, имееткрайне искажённую КР с большимколичеством дефектов;2) сильно пересыщенный твёрдыйраствор С в ;Мартенсит:3) Имеет самую большую твёрдость и самую минимальную пластичность, ичем больше будет углерода в мартенсите, тем он будет твёрже;4) При образовании мартенсита объём стали увеличивается, и чем большеуглерода в стали, тем больше увеличение объёмаКак получить мартенсит?- нагреть в область А и произвести выдержку;- быстро охладить («быстро» - это не оказатьсяв перлитном превращении при охлаждении);кр - критическая скорость охлаждения (это касательная к первой «С-образной» кривой)«быстро» - это с охл ≥ кр- полностью пройти температурный интервалмартенситного превращения (мартенситное превращение развивается в интервале температурМн(начало) − Мк конец *);если Мк не достигнуто, то в стали остаётся частьостаточного аустенита (Аост ), не претерпевшегомартенситное превращение0,6* в зарубежной литературеМ() − М(ℎ)В.

Бейнитное (промежуточное) превращениепротекает при изотермической выдержке в районетемператур 500 ℃ - Мн .Превращение является промежуточным, т.к.:- по температурному интервалу лежит между перлитными мартенситным;- по механизму и диффузионное и бездиффузионное;- по свойствамМБТСПжирная линия – наHB(600) 500 400 300 200верхний бейнит60 HRCпунктирная линия – нанижний бейнитсхема превращения:А состава x % СА обогащённый углеродомвыделение Ц(т.к. Аобогащёнуглеродом)А обеднённыйуглеродомМ малоуглеродистыйА обеднённый углеродомвмикрообластяхобразуется Ммалоуглеродистый (т.к. Мннаходится в областипромежуточных температур)Б – бейнит (М малоуглеродистый + Ц)Микроструктуры бейнитаверхний бейнит, х500твёрдость и прочность неснижаются (по сравнению сперлитообразными структурами),но снижается пластичностьнижний бейнит + остаточный аустенит(светлые участки), х500твёрдость и прочность, а такжепластичность не снижаются (посравнению с перлитообразнымиструктурами)Бейнит – хорошая структура, но1 строкаИтог: в зависимости от условий охлаждения возможны 3 вида превращения иобразование 5-ти разных структур.на примередоэвтектоиднойсталиВ условиях реальной Т.О., как правило, не используют выдержки (а значитизотермические диаграммы распада аустенита не работают), а используютнепрерывное охлаждение.

Для условий непрерывного охлаждения для каждойстали были разработаны термокинетические диаграммы распада аустенита*.* В зарубежной литературе диаграммы ТТT – time-temperature transformation(объяснение принципапостроения)А нужен ли кому-то М,полученный после быстрогоохлаждения?1 словоосновные линии, показывающиепревращенияГ.

Превращение мартенсита (и остаточного аустенита) при нагреве (при отпуске)в результате быстрого охлажденияМ- пересыщенный тв. раствор; ОЦТ;- количество дефектов ⊥ = 1012 см−2 ;- очень мелкие кристаллы.в равновесном состоянииФ0,02 + Ц6,69при нагреве неизбежны превращения, для них требуется активация процессовдиффузии;превращения идут в несколько стадий→ нагрев до 80 ÷ 100 ℃ - превращений нет, т.к. нет диффузии;→ нагрев от 100 до 200 ℃ :началораспада М:сниженияМ начинает обедняться углеродомостаточныхи образуются −напряженийкарбиды (вероятно 2 ),когерентно связанные с решёткой тв. раствора→ нагрев от 200 до 260 ℃:продолжениеснижения остаточныхнапряженийраспада М:из М выделяются − карбиды(при наличии в стали Аост , Аост → Б)Итог: структура Мотп + ( − карбиды),твёрдость ~ 60 HRCмикроструктура Мотп на фоне Аост , х500→ нагрев от 260 до 400 ℃:распада М: − карбиды → Цокончаниеснижения остаточных напряженийИтог: зернистая структура Ф + Ц − Тотптвёрдость ~ 400 HBмикроструктура Тотп , х500→ нагрев от 400 до 600 ℃:укрупнение (коагуляция) частиц ЦИтог: зернистая структура Ф + Ц − отптвёрдость ~ 300 HBмикроструктура Сотп , х500→ нагрев свыше 600 ℃: дальнейшая коагуляция ЦИтог: грубозернистая структура Ф + Ц − Потптвёрдость ~ 200 HBдостижение равновесиякому нужен Потп ? 1 словоИтог: в зависимости от условий охлаждения и температуры нагрева при отпускевозможны 4 вида превращения и образование 7-ти разных структур.§ 4.6.

Влияние легирования на кинетику превращения аустенита приохлаждении и мартенсита при нагревеЛегирование – введение в состав металлических сплавов дополнительныхэлементов для целенаправленного изменения структуры и придания имопределённых свойств.1) Все легирующие элементы (кроме Co) увеличивают устойчивостьпереохлаждённого аустенита (т.е. сдвигают линии начала и концапревращения вправо), при этом влияют на устойчивость по-разному(возможно даже и изменение вида «С-образных» кривых)2) Карбидообразцющие элементы (Cr, V, W, Ti, Mo) увеличивают критическуюточку А1 ; некарбидообразующие (Ni, Mn) понижают критическую точку А13) Al и Co повышают начало мартенситного превращения Мн , Si – не влияет наначало мартенситного превращения Мн , остальные – снижают началомартенситного превращения Мн .§ 4.7.

Т.О. углеродистых сталей **для легированных сталей то же самоеклассификация Т.О. сталейпредварительная Т.О.цели: 1) «смягчить сталь»(min В , max –1 строка2) исправить структурныедефекты (крупное зерно→мелкое зерно, устранитьликвацию, избавиться отцементитной сетки и др.)окончательная (упрочняющая) Т.О.цели: получить структуру и свойства,требуемые по тех. заданиюmax твёрдостьи износостойкость(инструмент,подшипники и др.)3 строкисочетание мех.свойств (В , , HB,KCU и др.)(валы, рессоры,пружины и др.)3 строки§ 4.7.1. Предварительная Т.О.