lekcii (Лекции), страница 13

Выберите верное, поясните.14. Мартенсит это ...(равновесная, неравновесная) фаза. М это ...(твѐрдый раствор, механическая смесь, метастабильная фаза)...(углерода, азота, цеменита) в ...(α, β, γ) ...(железе, феррите, перлите).Выберите верное.15. Мартенсит имеет ... (высокую, промежуточную, низкую)твѐрдость, ... (высокую, промежуточную, низкую) пластичность, ...(высокую, промежуточную, низкую) хрупкость.

Оценитецелесообразность присутствия мартенсита в структуреконструкционных сталей ...(полезен, вреден)? Поясните.16. Кристаллическая решѐтка мартенсита ...(когерентна,некогерентна) к решѐтке ...(феррита, цементита, аустенита), что ...ЛЕКЦИЯ 9Превращения в закалѐнной стали принагреве. Термообработка сталей.Учебные вопросы:1. Превращения при отпуске сталей.2. Перекристаллизационный и сферодизирующий отжиг.3. Нормализация сталей.4. Закалка сталей.5. Технология и оборудование т/о.Литература:(1) стр. 166-174.(2) стр. 216-246.1.Превращения при отпуске закалѐнных сталей••••••Нагрев закалѐнных сталей до температур не выше А1 называютотпуском. Цель – получить комплекс механических характеристик стали с высокой прочностью и пластичностью.Основные фазовые превращения при отпуске разделяют на 3этапа, рис.12.9.I- распад мартенсита с выделением углерода в виде карбидов,вызывает уменьшение объѐма.II- распад остаточного аустенита, увеличение объѐма.III- карбидные превращения и коагуляция, уменьшение объѐма.В сталях без ЛЭ I превращениепроисходит в интервале 80-200°СII -200-260°С, III- 260-380°С.Рис.12.9МАРТЕНСИТI этап.

80-200°Сε- карбид, (Fe2C), ГП,когерентен матрице•••Участки обеднѐнные С чередуются с участками с неизменѐнным содержанием С.Снижается тетрагональностьмартенсита с/а.Уменьшается объѐм.Содержание С в М зависит отисходного, рис.12.10.Структура – отпущенныймартенсит.•Рис.12.10.II этап. 200-260°СМАРТЕНСИТε- карбид, Fe2C, ГП,когерентен матрицеА→ Б(М+ ε- карбид)ε- карбид →Ц• Концентрационная неоднородность М исчезает, содержаниеС=0,2%• При 250°С начинается превращение ε- карбида в Ц,когерентность нарушается.• Объѐм увеличивается.• Структура – отпущенный мартенсит.III этап. 260-380°СФЕРРИТФ+Ц•••Завершаются распад М и карбидное превращение.Весь избыточный С выделяется из М (некогерентный) Ц.Тетрагональность устраняется.

Объѐм уменьшается.Структура - троостит отпуска.380-650°С•••При более высоких температурах фазовых превращений нет.Наблюдается коагуляция и сфероидизация Ц, рост зѐрен иснятие наклѐпа Ф.Структура – сорбит отпуска, далее зернистый перлит.Рис.12.11 а.Микроструктураполумартенситной зоны М + Тр,сталь 45, х200Рис.12.11 б.Микроструктурастали 45Трооститотпуска, х300Рис.12.11 в.Микроструктурастали 45Троостит (тѐмн),мартенсит, остаустенитотпуска, х300Влияние ЛЭ на процесс отпуска•••••••ЛЭ (Cr, Mo, W, V, Co, Si) повышают температурные границы II-IIIпревращений до 450-500°С, задерживают коагуляцию карби-довуменьшая скорость диффузии, влияют на превращения,увеличивают силы межатомной связи. В результате стали приобретают теплостойкость.Карбидообразующие ЛЭ изменяют состав карбидов. До 400°Спреимущественно выделяются карбиды Fe и лишь позднее –карбиды ЛЭ (специальные).Повышается температура распада остаточного А до 400-580°С.Изменяется механизм распада ОА.

Из ОА выделяются карбиды, а обеднѐнный А, испытывает М превращение, вместо Б.Различают низкий отпуск (120-250°С), средний (350-450°С), высокий (500-680°С). Продолжительность назначается по толщинеи массе деталей, достаточная для стабильности свойств стали,обычно 0,5-2 часа для некрупных деталей.Для среднего и высокого отпуска -1-2 ч. для мелких и 10-15ч длякрупных.Охлаждение, как правило, на воздухе, превращений при этомнет.Отпуск сталей со структурой промежуточного превращения•••••Массивные отливки, поковки, штамповки, сортовой прокат приохлаждении после технологических нагревов могут приобретать структуру промежуточного типа – сорбит, троостит, бейнит.При последующих нагревах возможны изменения структуры.В перлитных структурах происходит коагуляция и сфероидизация карбидов.В легированных сталях отпуск 600-700°С вызывает превращение Ц в специальные карбиды.При отпуске Б кроме названных процессов из мартенсита выделяются карбиды, аналогично описанному при отпуске М.Свойства углеродистых и легированных сталейпосле отпуска••••••••Изменение свойств стали при отпуске определяют разнонаправленные факторы.Снижение тетрагональности М, фазового наклѐпа, росткарбидных частиц вызывают снижение твѐрдости, прочности.Образование когерентных кристаллов ε- карбида, дисперсныхкристаллов спецкарбидов, распад ОА, напротив, повышаютпрочностные характеристики.Характер изменениясвойств показан нарис.

12.12, а – углеродистые, б – легированныестали.рис. 12.12••Пластичность возрастает с ростом температуры отпуска,рис.12.13. В закалѐнном состоянии ударная вязкость низкая, ирастѐт с температурой отпуска, рис.12.14. Два провала при 250350°С и 500-600°С называются отпускной хрупкостью 1-го и2-го рода соответственно.Отпускная хрупкость 2-го рода подавляется быстрым охлаждением после отпуска (вода, масло).

1-го рода не подавляется ни ууглеродистых ни у легированных сталей.Комплексная т/о закалка+ отпуск = улучшение.•Рис.12.13Рис.12.142. Перекристаллизационный и сферодизирующийотжиг••••В практике т/о применяют отжиг, нормализацию, упрочняющуют/о. Упрочняющая т/о состоит из закалки и отпуска.Для углеродистых сталей применяют перекристаллизационный отжиг, для инструментальных – сферодизирующий.Перекристаллизационный отжиг проводят для снижениятвѐрдости, повышения пластичности и получения однородноймелкозернистой структуры, а также для снятия внутреннихнапряжений.Характерным дефектом стальных отливок является крупноезерно А, рис.12.1 а), вследствие нагрева выше Ас3. Приускоренном охлаждении в силу структурного и размерногосоответствия кристаллы Ф и Ц прорастают ориентированноотносительно А в форме пластин, рис.

12.1 б). Такой типструктуры называется видманштеттовая.•••Другой вид дефекта строчечность, рис.12.2возникает еслинагрев проходитмежду Ас1 и Ас3.Видманштеттоваструктура и строчечность снижают механическиесвойства стали итребуют исправления.Для исправленияпроводят перекристаллизационный отжиг приАс3 +30-50°С имедленноеохлаждение.Рис.12.1 х750Рис.12.2 х250••••Сферодизирующий отжиг инструментальных сталей.Инструментальные стали содержат 0,7-2,0%С, что даѐтвысокую твѐрдость и затрудняет обработку резанием.Лучшие свойства имеют те же стали после обработки наструктуру зернистого перлита, округлой сферической формы.Зернистый П получают отжигом при 750-770°С и медленногоохлаждения.

При указанных температурах сохраняются мелкиечастицы карбидов, нитридов, играющих роль ЦК при образовании Ц, Ф. В результате фиксируется зернистый П, рис.12.3.Вторичный Ц (по границам зѐрен А) сферодизируется в дваэтапа- нагрев выше Аст, охлаждение на воздухе + отжиг насферический П.Рис.12.3. х5003.Нормализация сталей•••••Цели у перекристаллизационного отжигаи нормализации близкие – улучшениеструктуры конструкционных сталей послегорячей обработки давлением и отливок.Нормализация отличается скоростьюохлаждения – на воздухе (при отжиге – спечью). Это экономит время и освобождает оборудование.Легированные конструкционные сталипосле нормализации приобретаютповышенную твѐрдость (подкаливаются), в этих случаях проводят дополнительный отпуск 650-750°С.Типичные структуры стали 0,4%С послеотжига а) и нормализации б) показаны нарис.

12.4.Нормализация уменьшает строчечность.а)б)Рис. 12.4. х5004. Закалка сталей•••••Различают полную и неполнуюзакалку, рис.12.5.Полную применяют для конструкционных доэвтектоидныхуглеродистых сталей, красныйцвет.Неполную - для инструментальных, заэвтектоидных, синий цвет.Высоколегированные инструментальные стали (ледебуритные) для повышениятеплостойкости нагревают довысоких температур, рис. 12.6,красный цвет.Те же стали, используемые какизносостойкие, имеют меньшуютемпературу закалки, синий цвет.Рис.12.5Рис. 12.6Охлаждающие среды•••Для получения мартенситной структуры скорость охлаждения должна превышать критическую.Для углеродистых сталей это составляет 400-1400°С.Необходима охлаждающая среда.Некоторые типичные среды приведены в табл.12.1.••••Различают стадию паровой плѐнкина поверхности детали и стадиюпузырькового кипения.