Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Учитывая то, что тип решетки не изменяется, зоны , зоны ГП часто называют «предвыделеннями». Онн имеют форму тонких пластин или дисков н размеры от 10 о до 1О мкм. Границы нх раздела полностью когеренткы. Поэтому поверхностная энергия зон пренебрежимо мала. У зон малого разб24 Тет м (0.5" 0 б)Тпп. где ҄— температура плавления металла. н ьне (12.49) б25 мера энергия упругих искажений решетки также мала. Поэтому энергетический барьер для пх зарождения весьма невелик. Зоны ГП зарождаются гомогенно на флуктуациях концентраций.
Особенностью обраювання зон ГП является быстрота п отсутствие инкубационного периода прн пх возникновении даже прн комнатной н более низких температурах. Это обусловлено повышенной диффузионной подвижностью легнрующих элементов„ которая связана с пересыщеннем сплава вакансиями при закалке. (1роцессы выделения зон ГП, метастабильиой (О') н стабильной (О) фаз характеризуются С-образнымн кривыми в координатах температура — время (рис. 12.38). Каждому виду фазы соответствует своя температура сольвуса, Т.
ниже которой происходит выде- Тв ление фазы (ТТП < Те < Т6). При 6 Т < Ттп выделение происходит в Тв' 6' 6 очередности: ГП, О' п О. При этом Тгп возможно независимое образова- ГП 6' 6 нпе фаз, а также их зарождение на ранее образованной фазе (О' на ГП, 0 ка О') илп прямое превра- Рпе. 12ЗО. С-образные кривые щенке менее стабильных выде- распада пересышенпмх твердых лений в более стабильные. При растворов в стареющих сплавах: больших степенях переохлажде Ть те; Тгп — темпеРэтуРм.
инне к«- терм« еозма~кно ебрезееение 6, 6' ния распад твердого раствора н зе„тП;,. ере „.„„, может продолжаться длительное время, иногда месяцами и даже гадами. Процесс выделения мелкодисперсных избыточных фаз (зон ГП и 0') в сильно переохлажденных растворах называется естественным старением нлн днсперсным упрочнением. Примером может служить термическая обработка А1-Сп — МО сплавов (дуралюминов), закалка и естественное старение. В результате образуются зоны ГП, обогащенные Сн п Мй, и фазы типа 0' и О. Выделение фаз из закаленных пересыщенных твердых растворов существенно ускоряется при пх нагреве. Таким процессом является искусственное старение.
Ориентировочно температура искусственного старения для получения максимальной прочности п твердости равна Нагрев свыше Т приводит к пересгариванию, При этом прочностные свойства снижактгся. Пластические свойства продолжают слабо снижаться, что вызвано укрупнением (коагуляцней) частиц фаз н уменьшением их числа в единице объема.
Другой процесс прн перестариванни — переход метасгабнльных фаз в стабильные н замена когерентных границ раздела цекогерентиыми. Старение закаленных сплавов также называют термическим (закалочным). Сущесгвует еще разновидность старения, называемого деформационным. Деформацнонное старение развивается после холодного деформировання при последующен выдержке при комнатной температуре и особенно при нагреве до невысоких температур (например, для технцческого железа до 200 'С). Деформацнонное старение возможно как в слабо пересыщенных, так и равновесных сплавах типа твердых ржтворов внедрения, в которых не происходит закалочное старение (например„в железе с содержанием углерода менее 0,006 % и азота менее 0,01 %).
Механизм деформационного старения отличен от закиючного. Деформационное старение связано не с выделением какой-либо фазы, а с сегрегацией растворенного элемента на дислокациях, образовавшихся в процессе деформирования. На них образуются облака Коттрелла. При последующей пластической деформации для движения дислокаций необходимо вырывание цх из облаков Коттрелла. Последнее требует повышения усилий для продолжения деформирования„что выражается в упрочненин сплава. Старение, вызванное предварительным пластическим деформированием, называется статическим деформационным старением.
Старение, развивающееся в процессе пластического деформирования, называется динамическим. Условием динамического старения является определенное соотношение между ~коростами деформации н диффузионным перемещением распюренных атомов. В данном случае происходит блокировка растворенными атомам~ дислокаций, движение которых прн деформировании по каким-либо причинам замедляется, что служит причиной упрочнения. Указанное выше соотношение устанавливается при определенных температурах, например для н~зкоуглеролистой стали в диапазоне 250...400 'С. Частичное охрупчивание стали пр~ этих температурах называется сииеломкосшью.
Выделение фаз характерно при отпуске закаленных на мартенснт углеродистых и легированных сталей. По мере нагрева стали до температур в интервале 100...700 'С происходит распад мега- стабильного пересыщенного твердого распюра Ге„(С) с последо- 626 вательным выделением а-карбцд» (вероятно, РеС) н цементита гезС.
Повышение температуры отпуска приводит к коагуляции и сфероидизации карбидов. При температурах, близких к Ась образуется грубая феррнтокарбндная структура. Прн нагреве сплавов в виде смеси фаз выше температуры, прн которой концентрация растворенного элемента сгановится меньше предела растворимости, происходит фазовое превращение, заключающееся в растворении избьпочной фазы. Этим превращениям подвержены сплавы с переменной ограниченной растворимостью, образующие при высоких температурах ненасыщенные твердые растворы.
На температуру и интенсивность растворения оказывают влияние размеры и форма частиц избыточной фазы. Чем дисперснее частицы„чем больше радиус кривизны поверхности частиц — тем быстрее они растворяются. Плоские иглообразные частицы растворяются быстрее, чем сферические. В условиях ускоренного нагрева, например при сварке, температуры начала н конца растворения существенно повышаются.
12.8.3. Фазевые н структурные превращения в сталях нри сварке При сварке сталей металл зоны термического влияния претерпевает последовательно целый ряд фазовых н структурных превращений на этапах нагрева и охлаждения сварочного термического цикла. На этапе нагрева сваречнеге термнчесиеге цикла на участке полной перекристаллизации (участок зоны термического влия' ния, нагреваемый выше Асз, см. рис. 12.1) в металле проходят процессы аустенитизации, роста зерна и перераспределения легнруюших элементов и примесей. Аустеиитизация — это переход Ее„(С) -+ ге„(С), который для доэвтектоидных сталей происходит в интервале температур, причем в условиях неравновесного сварочного нагрева с большими скоростями он начинается н заканчивается при температурах более высоких, чем равновесные Ас1 и Асз.
Неравновесные температуры А'с1 и А'сз зависят от химического состава стали и скорости нагрева. При дуговой сварке низколегированных сталей неравновесные температуры могут быть выше равновесных на 60...80 'С, При нагреве до температур начала аустенитизации сталь, как правило, имеет структуру ферритоперлитокарбндной смеси в пределах бывших аустенитных зерен, сфор- 627 мировавшихся при предыдущих технологических обработках.
Переход в аустенитиое состояние представляет собой фазовое превращение диффузионного типа. Зародыши аустеннта обр«зуются на межфазных поверхностях феррит — цементнт, феррит — карбидная фаза, а также на границах ферритных зерен н перлитных колоний. Поскольку на каждом участке исходной фазы возникает большое число зародышей аустеннта, превращение Ре (С)-+ Ре (С) приводит к измельченню зерна (рпс. 12.39), В практике термической обработки этот процесс именуют измельчением зерна в результате перекристаллизацпи.
При росте зародышей зерен аустенита вместе с перестройкой ОЦК-решетки в П(К-решетку возникает новая крлсталлографнческая ориентация последней: исчезают границы бывших аустеннтных зерен Щ~)1) и образуипся новые границы при стыковке растущих зерен. После завершения этого процесса образуются так называемые начальные зерна аустенпта (ао). Чем мельче исходная днскерсная структура стали, т. е, чем больше протяженносп межфазных поверхностей, на которых образуются зародыши зерен аусгеннта, тем меньше размер начального «устенитного зерна, Т, 'С А с) Рнс. 12.39. Схема процессов измельчения аустенитиого зерна в результате перекристаллизвцни при нагреве выше температуры А'с, и послелую- щего их роста: Т = Г()1 — сварочный термический пикк; охв - размер вусзвнитното зерна ив эта- пах нмртвв и охважлвннв при сварка Рост зерна аустеннта характерен для околошовной зоны, иагреваемой до высоких максимальных температур. Интенсивный рост начинается после достижения некоторой критической температуры Ти,.
По значению Тир, различают стали природно- крупнозернистые и природно-мелкозернистые. По данным практики термической обработки критическая температура Тн, для этих сталей составляет соответственно м 1000 и м 1100 "С (согласно стандарту природную зернистость стали оценивают баллом зерна, которое формируется после восьмичасовой выдержки сппк при 950 'С), Температура Т„„, зависит от состава стали, наличия примесей и метода раскислення при ее выплавке. Элементы„образующие труднорастворимые карбиды (Т), 'т', Мо, % и др,), окснды, сульфиды, нитрнды н корунды (Оз, 8, Хъ А1), а также поверхностно-активные (В), концентрирующнеся на границах зерен, повышают Т . Рост зерна происходит в результате собирательной и.рл рекрнсталлизации, ведущкм процессом которой является миграция границ зерен. Мелкоднсперсные часпщы карбидов и неметаллцческих включений замедляют миграцию границ и препятствуют росту зерна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
