Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Общая скорость ф орость фазового превращения определяется суммой скоростей зарождения и роста новой фазы. При постоянной температуре, отличаклцейся от равновесной температуры То, процесс превращения диффузионного типа протекает изотермическн (рис. 12.34). Началу превращения прелшествует инкубационный период (Оа;), во время которого развиваются бц гчпзЬ, Ь, Ьт | Тз ( а 6 Рнс 12З4. Ккнетикв (и) и скоРпсть (6) мм™Рыи вращению диффузноипого типа в зависимости от степени переохлаждения: !'- пбьсм пбрвтувзщсйся новой фвзы; 7; — температура ппсвпязцсптзя; Тя — равноясспяя температура начала фвзовых ппсврвшсппй; Оп, — ппяубвцппвпый пспппл; 1 в,Ь, - время нрсврвщспия; ! ° псрепхлямденпе; И - пспст!тсв подготовительные процессы в исходной фазе. Количество новой фазы К увеличивается с течением времени.
Т-Т(т) Ки нети ка фазовых превращений в сталях прн различных степенях переохлаж- Т ной диатраммой изотермического превращения (рис. 12.35). 0 пз азазбз Ь! Ьз Фаювое превращение уел~ Р . 12З5. С 6 ди в виях непрерывного охлажде- нзотермичсских фазовых прсвраше- ннЯ илн нагрева подчиняетсЯ иий (Т и Т температура начала и тем же основным закономер- конца превращения диффузионного постам, что и изотермическое типа; остальные обозначения те же, превращение.
Условно пре- что нв рис. 12.34) вращение при непрерывном изменении температуры можно рассматривать как серию многочисленных нзотермических превращений при последовательно меняющихся температурах. Чем быстрее 617 т мсиЯстся темпе)за«у)за, тем меньшее количество новой фазы усгзеваетз' образоваться п)зи каждой степени переохлаждения. В результате превржцеиие протекает в диапазоне непреТи.н рывио изменяющихся температ. тур при бзоьшей степени пере- М,К Охлаждения или перетрезпц чем изотермическое превращение.
В этом случае кннетика фазоРие. 12М. Тсрмокинстичесиаа диаграмма анизотсрмического фазового його поеиращения описывается превращения: термокииетической диаграмТс — раиионсснлл температура лечила фл- мои ПРСЯРаптения (Рис' зпимх прсзчзапзсннй; и ', и ", и"' — сисис- При относительно высоких сти непрерывною пхллмлснии, в„р — ирн- скоростях охлаждения (и'") истичссилл скерсста слллнсзснал: Т„„н Т„„. — температуре илчлзм н испил при- ходная фаза может п нплшсний соответственно млртснснтнсго Ватн т" тЬКО ~ЯСГИ ЗНОЕ фаЗОВОЕ и лнффузиснного типов; штриховке лн- превращение диффузионнот'о нии — кривые изстсрмнчссипго прнчзлизс- типа. При очень высоких скопил; з — ирсмл пс логарифмической шелле ростях, превышмОщих к)зити" ческую (га' > ж )„фазовое превращение диффузионного типа не успевает начаться и сплав переохлаждается до температур, при которых превращение не может развиваться из-за чрезвычайно низкой скорости диффузионных процессов.
В материаловедческой практике термокинетические диаграммы превращений (ТКД) строят в координатах температура — время. При этом максимальная температура соответствует нагреву при термообработке (закалке, отжнгу)„а время отсчитьзвается от момента начала охлаждения после выдержки при максимальной температуре.
В сварочной практике применяют диаграммы„преобразованные в вид, удобный для практического использования при выборе геплового режима сварки. Во-первых, нагрев соответствует сварочному термическому циклу с максимальной температурой, близкой к температуре солидуса сплава; во-вторых, тип и температура превращений даются в зависимости от скорости охлаждения при сварке. В диаграммах для сталей принято использовать скорость охлаждения в диапазоне 600...500 'С (пыз, 'С/с) или время охлаждения от 800 до 500 'С (тауЗ, с).
Такие диаграммы получили 618 название аиизотермнческих диаграмм распада аустеиита при сварке — АРА (см. разд. 12.8.3). Превращениями диффузионного типа являются ферритное и перлитное превращения при распаде аустенита а условиях медленно~о охлаждения углеродистых и низколегированных сталей. Ферритиое превращение начинается при некотором переохлаждении ниже А«з. Зародыши ферритной фазы возникают на границах аустенитных зерен (нормальный механизм превращения). Этому процессу предшествует диффузионный отвод углерода во внутренние части зерна аустенита.
Твердость феррита составляет 80...100 НВ. Прн непрерывном охлажленин количество ферритной Т < А«1 происходит перлитиое (или другое) превращение оставшейся части аустенита. При этом образуется перлит с содержанием глерода С < 0„8 % — так называемый квазиэвтектоид, который ха ктеризуется увеличенной долей ферритной составляющей в хара ферритоцементитной смеси. При этом температура ре ра может быть существенно ниже А«1 (до 550 'С). При большем пе охлаждении (до 400 'С) возможно образование сорбита, троостнта — разновидностей перлита, отличающихся большей дисперсиостью ферритоцементитной смеси (см.
ниже — перлитиое превращение). В сталях с крупным аустенитным зерном (сварной шов, перегретая околошовная зона) при относительно высоких скоростях охлаждения возможно выделение феррита в виде ориентированных пластин внутри зерна аустеннта (видманштетгова структура). Ферритные пластины выделяются вдоль плотноупакованных октаэдрических плоскостей решетки аустеннта. Предполагают, что механизм их ования ха об вания такой же, как и у мартенсита. Возможны случаи одновременного образования сетки феррнта по границам зерен и видманштеттова феррита, причем по мере увеличения содержания углерода н уменыпения размера зерна доля последнего снижается.
Образованию видманштеттовой структуры в стали споуменьшению прочности, а тонкопластинчатая видманппеттова структура — к снижению пластичности. П итное превращение характерно для среднеуглеродистых ерл сталей. Оно происходит при сравнительно невысоких скоростя х охлаждения.
При содержании углерода С «0,8 % превращение носит квазиэвтектоидный характер. Перлитное превращение проис- о, См/м пес те 2 и= епе (2.33) Величину 103 е Е "е Е еп (2. 34) 10 1О п=(п 7п )е l(~еп0е )' называют подвижностью носителя тока (электрона), а уравнение (2.34) известно как уравнение Ланжевена. Входящая в уравнение (2.34) величина т характеризует среднее время пробега электронов по отношению к столкновениям, в результате которых тормозится электронный поток, поэтому средняя частота столкновений электрона Для слабоионизованной плазмы торможение электронов происходит главным образом вследствие столкновений с нейтральными атомами и молекулами. В этих слУчаЯх Яе! мало, тогда т = Мп теа 17(иапУеа).
Найдем удельную электропровод- ность согласно уравнению (2.33): (2.35) ! ! те = 1 тьч + 1! теа. 1 98п е2 Т312 «7 = ' ' = 1,53.10 шею„!ПЛ (2.36) 2 3 2 Амбиполирная диффузия 62 63 Столкновения электронов между собой не учитываются, так как они не приводят к торможению электронного потока. При изучении представляют интерес два крайних случая электропровод- ности плазмы: а) полностью ионизованная плазма при степени ионизации 7( = 1, иа = О; б) слабо ионизованная плазма при 2(( 1, п, = и, = и, (при однозарядных ионах).
Удельная электропроводность полностью ионизованной плазмы, состоящей из однозарядных ионов, определяется по Л. Спитцеру Яеа = О, те = сей ие = п,я,з — заряд ионов): где 2 =1,24.10 (Те !ие) (кулоновский логарифм !пав = 4...1!). 7 3 1/2 Оказывается, что в этом случае удельная электропроводность и почти не зависит от концентрации электронов п„так как с ростом и уменьшается время пробега с„. При одной и той же температуре о тем больше, чем меньше заряд ионов г; о растет пропорционально Т, , т. е. весьма быстро. Например, при Т, = 15 10 К 3!2 б водородная плазма имеет такую же удельную электропровод- ность, как обыкновенная медь при комнатной температуре: о 7 = 6 1О См!м. 0 4000 8000 Т, К Черта над произведением 10-1 иДеа означает, что берется среднее значение этого произведения Рис.
2Л4. Зависимость удслыюй с учетом распределения электро- элсктропроводности плазмы от нов по скоростям и зависимости температуры Д от пе. Из формулы (2.37) видно, что удельная электропроводность слабо ионизованной плазмы пе пропорциональна степени ионизации —. Поэтому о должна быть п мала вследствие недостатка в носителях тока.
Она в десятки тысяч раз меньше электропроводности меди. Удельная электропровод- ность слабоионизованной плазмы с ростом температуры газа быстро нарастает на участке, соответствующем росту концентрации электронов (рис. 2.14). Направленные потоки ионов и электронов в плазме могут возникать не только под действием электрического поля, но и в условиях, когда концентрация частиц в различных точках неодинакова. В этих случаях силой, приводящей в движение частицы, будет разность давлении.
В слабо ионизованной плазме давление электронной и ионной составляющих мало по сравнению с давлением нейтрального газа, поэтому при диффузионном движении заряженных частиц так же, как и при прохождении тока, происходит не перемещение всей ходит по диффузионному механизм хо: у изму и начинается с образования дише в виде перлитных колоний на ницах а ется тонкая цементитная (или фер итиля пл ется тоня ферритная) пластина. При ее акиции аустеннт обедняется (нли обо углеродом и создаются условия для во и таща ется) к этой " пластине пластин фер нта ('ил ня для возникновения примыкающих многок атное ферр ('или цементита).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
