lekcii (Лекции), страница 12

Наиболее сильнопроявляют себя ЛЭ, расширяющие α-область –Cr, Si, W, V, Мо, Ti,рис.7.13.Так, в стали с 11% Cr и1% С, уже фиксируетсяледебурит, характерныйдля чугунов С >2,14%.Такие стали классифицируются как ледебуритные.рис.7.13Вопросы для контроля:1. Что называется термической обработкой? Какие параметрыопределяют термообработку?2. Назовите основные виды т/о, нарисуйте графики.3. Какие виды отжига существуют? Нарисуйте их графики, укажитеназначение.4. Нарисуйте график закалки, отпуска, укажите назначение.

Возможноли их применение по отдельности?5. В чѐм сходство и отличие отпуска и старения?6. Для сплавов, не имеющих фазовых превращений возможноприменение закалки, отжига, старения. Выберите верное.7. Какая термообработка применяется для устранения наклѐпа? Какопределить еѐ температуру? Определите температуру обработки длямеди, tпл=1020°С8. С помощью какой обработки можно устранить ликвацию в отливкестали, какая температура этой обработки?9.

Назначьте термообработку для устранения внутренних напряженийв алюминиевом сплаве. Как она называется?10. Какие существуют способы упрочнения сплавов?11. В чѐм состоит механизм упрочнения при закалке со старением?Поясните.12. Какие условия необходимы для упрочнения закалкой истарением?13. Для высокого уровня упрочнения предпочтительнееестественное, искусственное, старение, не важно? Выберитеверное.14. Упрочнение реализуется в метастабильных, стабильных фазах,зонах Генье-Престона, во всех. Выберите верное.15. Упрочнение реализуется в когерентных, некогерентных фазах, вовсех. Выберите верное.16.

Коагуляция наступит раньше при более высокой, низкойтемпературе старения, при любой. Выберите верное.ЛЕКЦИЯ 8Превращения в сталях в твѐрдом состоянии приохлаждении и нагревеУчебные вопросы:1. Перлитное превращение в стали.2. Мартенситное превращение в стали.3. Прокаливаемость и закаливаемость сталей.Литература:(1) стр. 166-174.(2) стр. 216-246.1. Перлитное превращение•••••Увеличивая скорость охлажденияаустенита или добавляя ЛЭ,можно понизить температурупревращения А.

При этомструктура и свойства стали будутзначительно отличаться отравновесных, рассмотренных влекции 7.Выделим перлитное, бейнитное (диффузионные) превращения и мартенситное.Рассмотрим превращения в эвтектоидной стали.Диаграмма изотермического превращения приведена на рис.8.1Левее линии 1 устойчив переохлаждѐнный А.

1- начало, 2- конецпревращения А. Правее линии 2продукты превращения А.Рис.8.1•••Устойчивость А зависит отстепени переохлаждения.Наименьшая – при 550°С.Время до начала распада ≈ 1сек.При повышении и понижениитемпературы распада устойчивость А возрастает, при700°С ≈ 10 сек, при 300°С ≈ 60сек.В интервале температур Аr1-550°С при распаде А образуются пластинчатые структурыП типа, состоящие из Ф+Ц.Такое превращение названоперлитным.Скорость П превращения неравномерная и показана натермо-кинетической кривой,рис.8.2Рис.8.2••••Дисперсность П структуры зависит от степени переохлажденияА.

В интервале Аr1 -650°С это грубая смесь Ф+Ц, межпластинчатое расстояние d ≈5·10-7м. Это собственно перлит.При более сильном переохлаждении дисперсность возрастает иимеем сорбит (650-590°С) d≈(3-4)·10-7м и троостит (580550°С) d≈(1-2)·10-7мЦентры кристаллизации П колоний возникают на границах зѐрен А и ориентированы хаотично, рис.8.3.В начале процесс идѐт с ускорением т.к. растѐт число ЦК, вконце замедляется, т.к. диффузия С к пластинкам Ц требуетбольшего времени в обеднѐнном С растворе А.С ростом дисперсности продуктов распада прочность растѐт,пластичность снижается.•Рис.8.3Рис.

8.4. Структура перлита Пт1, сорбита Ср,троостита ТрСталь 45, увеличение х5002. Мартенситноепревращение•••При непрерывном охлажденииаустенита ниже Мн и до Мкпротекает мартенситноепревращение. Даже прикратковременной стабилизациитемпературы превращение незавершается, в структуре фиксируется остаточный А.Для сталей С >0,6 % превращениене завершается при t=20°С.Необходимо быстрое охлаждение,чтобы получить мартенситнуюструктуру, рис.

8.6.Минимальная скоростьохлаждения, достаточная, чтобыполучить мартенсит называетсякритической скоростью закалки vкр, рис. 8.5Рис. 8.5t0- линия термодинамическогоравновесия А и М213Рис. 8.6. Термокинетическиедиаграмма охлаждения аустенитадля стали 45.1, 2, 3 – скорости охлаждения•Установлено, что мартенсит – неравновесная фаза, представляет пересыщенный твѐрдый раствор внедрения С в α-Fe,рис.8.7.Рис.8.7.

Мартенсит в стали 45. х500.••Кристаллы М имеют пластинчатую форму, растут со скоростьюзвука (5000 м/сек). Рост М прекращается на границах зѐрен Аили на ранее образованной пластине М, рис.8.8.М превращение по Курдюмову Г.В. – перестройка решѐтки, прикоторой атомы смещаются на расстояния не более межатомныхРис.8.8••При М превращении выполняется принцип структурного иразмерного соответствия,который означает, сходство исходной и образующейся модификаций по определѐнным кристаллографическим плоскостям(когерентность), что облегчает процесс перестройки атомов.Положения атомов в плоскости(111) γ-Fe отличается от положений в плоскости (110) α-Fe на0,001нм и угол в 0°30’ рис.

8.9Указанные фазы являютсякогерентными и рост М проходит с огромной скоростью.Рис. 8.9.1- плоскость(111) γ-Fe ;2- плоскость (110) α-Fe .•••Движущей силой процесса является изменение свободной энергииГиббса, рис.8.10.М – имеет кристаллическую решѐтку α-Fe, в которой атомы внедрения (С ) значительно превышаютравновесное содержание, что приводит к сильному искажению решѐтки.Искажение проявляется в степенитетрагональности решѐтки с/а ипропорционально содержаниюуглерода, рис. 8.11.Рис.

8.11.х- атомы внедрения (С),с, а –параметры решѐткиРис.8.10•••Избыточное содержание С объясняет свойства М – высокиетвѐрдость, прочность, хрупкость, увеличение объѐма, высокиевнутренние напряжения, физические св-ва, рис.8.12.Даже для охлаждения ниже Мк характерно присутствиеостаточного А (1-3%).ЛЭ понижают Мн и Мк, что также увеличивает кол-во остаточногоА.Рис.8.12Аустенитпри непрерывномохлажденииВерхнийбейнит400-550°С•••Нижнийбейнит400-МН°С2.1. Промежуточное (бейнитное) превращение аустенитаВ интервале 550°С -МН А распадается с образованием бейнита(Б), диагр.8.6.Б, образовавшийся при 400-550°С называется верхним, онимеет перистое строение.Б, образовавшийся при 400- Мн °С называется нижним, онимеет пластинчатое строение.• Б состоит из Ф, образованного по М механизму, и Ц.

Первымшагом этого механизма является обычное для П распада перераспределение избыточного С. Для зон обеднѐнных С температура Мн повышается и там происходит М превращение.• В зонах обогащѐнных углеродом кристаллизуется Ц, диагр. 8.2.• Б превращение остаѐтся незавершѐнным, в структуресохраняется остаточный А, который при определѐнных условияхможет превращаться в М.• Лучшим сочетанием прочности и пластичности обладаетнижний Б.1.ПерераспределениеЗона, обеднѐнная углеродомизбыточногоАустенитуглерода ваустенитеВерхнийбейнит имеетнеблагоприятноеЗона,обогащѐннаяуглеродомсочетание мех свойств: пониженные прочность,пластичность и вязкость из-за присутствияостаточного аустенита.

Нижний Б имеет высокиемех свойства.Образованиеферрита помартенситномумеханизмуБейнит + ост АОбразованиецементитаСтруктура бейнита Б, мартенсита МСталь 45, увеличение х5003. Закаливаемость и прокаливаемость сталейЗакаливаемость и прокаливаемостьважныетехнологическиехарактеристики сталей.•Закаливаемость–способностьсталивосприниматьзакалку,определяется содержанием углерода иЛЭ.•Прокаливаемость–глубина(толщина)закалѐнного,сполумартенситной структурой слояот поверхности детали, рис.8.8•Метод определения прокаливаемоститорцевая закалка, ГОСТ 5657-69.•Легирование стали любыми ЛЭ кромеСо повышает прокаливаемость.•Влияют также величина зерна, размер,формадетали.Полосапрокаливаемости.Рис.8.

1- сталь с низкойпрокаливаемостью,2- сталь с высокойпрокаливаемостью.I- твѐрдостьполумартенситной зоны.Вопросы для контроля:1. При каких условиях фазовый состав сплава при охлаждении будетсоответствовать ДС?2. Что называется диаграммой изотермического превращения, в какихкоординатах она строится, нарисуйте, покажите характерные линии.3. Что называется перлитным превращением, каков его температурныйинтервал? Какая структура при этом образуется? Нарисуйтекинетическую кривую превращения, объясните еѐ характер.4. Опишите строение образующегося перлита, чем оно определяется?5. Назовите приведенные структуры А, В, С. Расположите их в порядкевозрастания степени дисперсности продукта распада аустенита приохлаждении,А)В)С)6.

Что называется мартенситом? На диаграмме изотермическогопревращения покажите линии начала и окончания мартенситногопревращения.7. Мартенсит образуется при ... (малой, большой, большекритической) скорости ... (непрерывного, с остановкой, послевыдержки при определѐнной температуре) охлаждения. Выберитеверное.8. При кратковременной стабилизации процесса охлажденияаустенита со скоростью не менее критической, процесспревращения аустенита ...(завершается полностью, незавершается)? Выберите верное.9. Сплавы содержат 0,4%С и 0,7%С. В каком из них процесспревращения аустенита в мартенсит при комнатной температуребудет завершѐн полностью?10.На термокинетической диаграмме для стали 45 покажите линииа) – начала ферритного распада, б) - начала перлитного распада, в)- конца перлитного распада. Какая структура будет у стали послеохлаждения до комнатной температуры при скорости охлаждения,показанной цифрой 4. Определите по диаграмме примернуюскорость охлаждения (°С/сек).11.

На термокинетической диаграмме для стали 45 покажите линии а)- начала мартенситного превращения, б) - конца мартенситногопревращения. Какая структура будет у стали после охлаждения докомнатной температуры при скорости охлаждения, показаннойцифрой 1? Определите по диаграмме примерную скоростьохлаждения (°С/сек). Как называется скорость, показанная надиаграмме под цифрой 2?12. Как называется скорость, показанная на диаграмме под цифрой 2?В чѐм еѐ практическое значение? Какая структура будет у стали 45,после охлаждения со скоростью ниже 2. Поясните.13. Твѐрдость и прочность продуктов превращения аустенита приповышении скорости охлаждения стали ...(снижается, увеличивается,остаѐтся постоянной).