Для студентов МГТУ им. Н.Э.Баумана по предмету МатериаловедениеСтруктурные превращенияСтруктурные превращения
2017-12-282017-12-28СтудИзба
Реферат: Структурные превращения
Описание
Структурные превращения, происходящие в стали на стадиях термической обработки
1. Закалка – термическая обработка, в результате которой в сплаве образуется неравновесная структура. Инструментальные стали закаливают для упрочнения. Температура закалки для стали 4ХМФС составляет 910-930°С (Ас3 =805 °С).
Сталь 4ХМФС – сталь перлитного класса до термообработки имеет структуру: Феррит (Ф) + Перлит (П).
При нагреве до температуры 727°С структура сплава остается постоянной – перлит и феррит. В точке Ас1 происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от точки Ас1 до Ас3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении Ас3 превращения заканчиваются. В нашем случае мы имеем полную закалку, т.к. температура превышает Ас3 , то весь перлит переходит в аустенит. Таким образом, нагрев до 805°С мы получили однофазную структуру - аустенит, при этом при повышении температуры зерно растет.
Мартенситное превращение интенсивно протекает при непрерывном охлаждении в интервале температур от Мн до Мк.
Малейшая изотермическая выдержка в этом интервале температур приводит к стабилизации аустенита, т.е. превращение не доходит до конца, и кроме мартенсита в структуре наблюдается так называемый остаточный аустенит. Для получения мартенситной структуры аустенит углеродистых сталей необходимо очень быстро и непрерывно охлаждать, применяя для этого холодную (лучше соленую) воду. Быстрое охлаждение необходимо для того, чтобы подавить возможные диффузионные процессы и образование перлитных и бейнитных структур. При охлаждении на поверхности стальной детали не должна образоваться паровая пленка, препятствующая теплообмену с закалочной средой. Лучшей является стадия пузырькового кипения охлаждающей жидкости. Чем больше температурный интервал этой стадии, тем интенсивнее охлаждает закалочная среда. Лучше пользоваться добавкой едкого натра, так как щелочная среда не вызывает последующей коррозии стальных деталей.
Мартенсит – неравновесная фаза – перенасыщенный твердый раствор внедрения. Кристаллы мартенсита, имея пластинчатую форму, растут с огромной скоростью. Их росту препятствуют границы зерен аустенита или ранее образовавшаяся пластина мартенсита. Мартенситное превращение состоит в закономерной перестройке решетки, при которой атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются на расстояния, не превышающие межатомные. При этом перестройка решетки происходит по тем кристаллографическим плоскостям исходной модификации, которые по строению одинаковы, а по параметрам близки к определенным плоскостям кристаллической фазы. Мартенсит имеет тетрагональную пространственную решетку. Таким образом, задача закалки — получение структуры мартенсита с максимальным процентным содержанием углерода.
2. Отпуск при 580-600°С.
Отпуск – термическая обработка, в результате которой в предварительно закаленных сталях происходят фазовые превращения, приближающие их структуру к равновесной.
Сталь 4ХМФС подвергается отпуску при t = 580-600°С — высокий отпуск. При этом надо учитывать, что при температурах отпуска более 500°С охлаждение производят в воде.
При отпуске происходит несколько процессов. Основной – распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того, распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превращение и коагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристаллического строения твердого раствора и остаточные напряжения. Фазовые превращения при отпуске принято разделять на три превращения в зависимости от изменения удельного объема стали. Распад мартенсита и карбидное превращение вызывают уменьшение объема, а распад аустенита – его увеличение.
Изменения структуры феррита обнаруживаются, начиная с температуры около 400 С: уменьшается плотность дислокаций, которая очень велика в мартенсите до отпуска; постепенно ускоряются границы между пластинчатыми кристаллами феррита, в результате чего зерна феррита укрупняются и их форма приближается к равноосной. Таким образом, с повышением температуры отпуска постепенно снимается фазовый наклеп, возникший при мартенситном превращении. Ферритно-карбидную смесь, которая образуется после отпуска при 450-650 °С, называют сорбитом отпуска. После отпуска при температуре, близкой к температуре Ас1, образуется грубая ферритно-карбидная смесь – зернистый перлит.
Отпуск обеспечивает стали требования, предъявляемые по условию, т.е. твердость 42-47 HB.
3. После этого провести механическую обработку, а именно - алмазное шлифование. После чего необходимо снять возникшие напряжения по средствам низкого отпуска при температурах 120-250 °С.
1. Закалка – термическая обработка, в результате которой в сплаве образуется неравновесная структура. Инструментальные стали закаливают для упрочнения. Температура закалки для стали 4ХМФС составляет 910-930°С (Ас3 =805 °С).
Сталь 4ХМФС – сталь перлитного класса до термообработки имеет структуру: Феррит (Ф) + Перлит (П).
При нагреве до температуры 727°С структура сплава остается постоянной – перлит и феррит. В точке Ас1 происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от точки Ас1 до Ас3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении Ас3 превращения заканчиваются. В нашем случае мы имеем полную закалку, т.к. температура превышает Ас3 , то весь перлит переходит в аустенит. Таким образом, нагрев до 805°С мы получили однофазную структуру - аустенит, при этом при повышении температуры зерно растет.
Мартенситное превращение интенсивно протекает при непрерывном охлаждении в интервале температур от Мн до Мк.
Малейшая изотермическая выдержка в этом интервале температур приводит к стабилизации аустенита, т.е. превращение не доходит до конца, и кроме мартенсита в структуре наблюдается так называемый остаточный аустенит. Для получения мартенситной структуры аустенит углеродистых сталей необходимо очень быстро и непрерывно охлаждать, применяя для этого холодную (лучше соленую) воду. Быстрое охлаждение необходимо для того, чтобы подавить возможные диффузионные процессы и образование перлитных и бейнитных структур. При охлаждении на поверхности стальной детали не должна образоваться паровая пленка, препятствующая теплообмену с закалочной средой. Лучшей является стадия пузырькового кипения охлаждающей жидкости. Чем больше температурный интервал этой стадии, тем интенсивнее охлаждает закалочная среда. Лучше пользоваться добавкой едкого натра, так как щелочная среда не вызывает последующей коррозии стальных деталей.
Мартенсит – неравновесная фаза – перенасыщенный твердый раствор внедрения. Кристаллы мартенсита, имея пластинчатую форму, растут с огромной скоростью. Их росту препятствуют границы зерен аустенита или ранее образовавшаяся пластина мартенсита. Мартенситное превращение состоит в закономерной перестройке решетки, при которой атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются на расстояния, не превышающие межатомные. При этом перестройка решетки происходит по тем кристаллографическим плоскостям исходной модификации, которые по строению одинаковы, а по параметрам близки к определенным плоскостям кристаллической фазы. Мартенсит имеет тетрагональную пространственную решетку. Таким образом, задача закалки — получение структуры мартенсита с максимальным процентным содержанием углерода.
2. Отпуск при 580-600°С.
Отпуск – термическая обработка, в результате которой в предварительно закаленных сталях происходят фазовые превращения, приближающие их структуру к равновесной.
Сталь 4ХМФС подвергается отпуску при t = 580-600°С — высокий отпуск. При этом надо учитывать, что при температурах отпуска более 500°С охлаждение производят в воде.
При отпуске происходит несколько процессов. Основной – распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того, распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превращение и коагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристаллического строения твердого раствора и остаточные напряжения. Фазовые превращения при отпуске принято разделять на три превращения в зависимости от изменения удельного объема стали. Распад мартенсита и карбидное превращение вызывают уменьшение объема, а распад аустенита – его увеличение.
Изменения структуры феррита обнаруживаются, начиная с температуры около 400 С: уменьшается плотность дислокаций, которая очень велика в мартенсите до отпуска; постепенно ускоряются границы между пластинчатыми кристаллами феррита, в результате чего зерна феррита укрупняются и их форма приближается к равноосной. Таким образом, с повышением температуры отпуска постепенно снимается фазовый наклеп, возникший при мартенситном превращении. Ферритно-карбидную смесь, которая образуется после отпуска при 450-650 °С, называют сорбитом отпуска. После отпуска при температуре, близкой к температуре Ас1, образуется грубая ферритно-карбидная смесь – зернистый перлит.
Отпуск обеспечивает стали требования, предъявляемые по условию, т.е. твердость 42-47 HB.
3. После этого провести механическую обработку, а именно - алмазное шлифование. После чего необходимо снять возникшие напряжения по средствам низкого отпуска при температурах 120-250 °С.
Характеристики реферата
Тип
Предмет
Учебное заведение
Программы
Просмотров
455
Скачиваний
51
Качество
Идеальное компьютерное
Размер
22,31 Kb
Список файлов
- Структурные превращения.docx 22,31 Kb
Вам все понравилось? Получите кэшбэк - 40 рублей на Ваш счёт при покупке. Поставьте оценку и напишите положительный комментарий к купленному файлу. После Вы получите деньги на ваш счет.