tihonova (523116), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Может проводиться в твердых,жидких и газообразных средах. Более широкое распространение имеют диффузионноеалитирование, хромирование и силицирование.Диффузионное алитирование проводится с целью повышения окалиностойкости до 850-900°С: в твердой среде - в смеси порошков ферроалюминия (алюминия), оксида алюминия Al2O3и хлористого аммония NH4Cl при температуре 950-1000 °С; жидкое алитирование - врасплавленном алюминии при 750-800 °С. Алитированию подвергаются топливникигазогенераторных машин, чехлы термопар, клапаны и др.
детали, работающие при высокойтемпературе.Диффузионное хромирование применяют для повышения окалиностойкости (до 800 °С),коррозионной стойкости в среде пара, в пресной и морской воде и в кислотах, особенно вазотной. Толщина хромированного слоя 0,1-0,2 мм. Хромированию подвергаются деталипароводной арматуры, паросилового оборудования, а также детали, работающие на износ вагрессивных средах.Силицирование - насыщение поверхности стальных и чугунных изделий кремнием дляповышения коррозионной стойкости в морской воде, в азотной и соляной кислотах.Силицированные детали обладают окалиностойкостью при температурах до 700-750 °С.Силицированный слой состоит из твердого раствора кремния в альфа-железе.Борирование - насыщение поверхностных слоев изделия бором, применяют для повышенияизносостойкости при истирающем абразивном износе, для повышения коррозионнойстойкости.
Упрочняют втулки грязевых и нефтяных насосов другие сильно изнашивающиесядетали.Основу теории термической обработки составляет механизм четырех основных превращенийв фазах стали при нагреве и охлаждении:1. Превращение перлита в аустенит2. Превращение аустенита в перлитпри нагреве стали.при охлаждении стали.при быстром охлаждении3. Превращение аустенита в мартенсит(при закалке).4. Разложение мартенсита при отпуске закаленной стали М>продукты распада (перлитныеструктуры) илиЛюбой технологический процесс термической обработки стали состоит из определенныхкомбинаций этих четырех превращений.Превращения в стали при нагреве. Образование аустенита- процесс кристаллизационного типа.ПревращениеСкорость превращения перлита в аустенит зависит от степени перегрева.
Чем вышетемпература, тем быстрее идет превращение (рис. 12.1).Зародыши новой фазы - аустенита образуются на межфазных поверхностях раздела ферритцементит. Переход перлита в аустенит состоит из двух элементарных процессов:и растворения вуглерода цементита.полиморфного превращенияРастворение цементита запаздывает по сравнению с полиморфным превращением. Поэтомупосле превращения феррита в аустенит необходимо дополнительное время для устранениянеоднородности аустенита - его гомогенизация.Скорость образования аустенита зависит от разности свободных энергий аустенита и перлитаи скорости диффузии атомов углерода, необходимых для образования аустенита.
При нагреверазность свободных энергий и диффузия атомов углерода увеличивается, что приводит кросту скорости образования аустенита.Из рис. 12.1 следует, что превращение перлита в аустенит при нагреве происходит винтервале температур. Чем выше скорость нагрева, тем выше температура начала и концапревращения.
Такой характер превращения свойственен только сталям эвтектоидногосостава. В доэвтектоидных сталях выше Аc1 структура состоит из аустенита и феррита, а взаэвтектоидных - из аустенита и цементита. По мере нагрева до Ас3 (Аcm) происходитпостепенное растворение феррита или цементита в аустените. Однофазную структуруаустенита доэвтектоидные и заэвтектоидные стали приобретают только после нагрева вышеАc3 (Аcm.Начальные зерна аустенита всегда имеют малые размеры. Они образуются на сильноразветвленной феррито-цементитной границе. При дальнейшем нагреве зерна растут, причемразные стали характеризуются различной склонностью к росту зерна.
По склонности к ростузерна аустенита при нагреве различают наследственно мелкозернистые и наследственнокрупнозернистые стали. Наследственно крупнозернистые стали начинают быстроувеличивать размер зерен даже при небольшом нагреве.От склонности к росту зерна зависит технологический процесс горячей деформации итермообработки. Наследственно мелкозернистые стали имеют больший интервал закалочныхтемператур, их прокатка и ковка могут завершаться при более высоких температурах.Превращение аустенита в перлит при охлаждении.
Диаграмма изотермического превращенияаустенитаПревращение аустенита, переохлажденного ниже точки А1 (727 °С), может происходить какпри непрерывном охлаждении, так и при выдержке при постоянной температуре изотермическое превращение аустенита.При охлаждении ниже точки А1 свободная энергия аустенита становится выше свободнойэнергии продуктов его распада, поэтому переохлажденный аустенит становитсянеустойчивым.
Вместе с тем образующиеся фазы - феррит и цементит - существенноотличаются по составу от исходной фазы - аустенита. Поэтому превращение носитдиффузионный характер и должно сопровождаться перераспределением углерода за счетдиффузии.Таким образом, с понижением температуры наблюдается, с одной стороны, ускорениеза счет разности свободных энергий аустенита и продуктов его распадапревращенияФ+Ц, а с другой - замедление превращения из-за снижения скорости диффузии атомовуглерода.
Этот процесс иллюстрируют т.наз. кинетические кривые превращения аустенитапри различных температурах: сначала процесс распада идет медленно, затем скорость егорастет и достигает максимума при образовании 50% продуктов распада, а по мере сниженияколичества оставшегося аустенита процесс постепенно затухает. По полученным опытнымпутем кривым строят диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита(рис.
12.2). Горизонтальные линии Мн и Мk показывают температуры начала и концабездиффузионного мартенситного превращения.Диаграмма изотермического превращения представляет результат обобщениямногочисленных исследований превращений аустенита при постоянных температурах.Диаграммы изотермического превращения называют С-диаграммами за сходство кривых сбуквой "с", а в англоязычных странах - ТТТ-диаграммами (temperature-time-transformations,что означает температура-время-превращение).На диаграмме можно выделить следующие области: 1 - область устойчивого аустенита (длястали, содержащей 0,8% С, выше А1); 2 - область переохлажденного аустенита; 3 - область; 4 - область закончившегосяначавшегося, но еще не закончившегося превращенияпревращения; 5 - область начавшегося, но еще не закончившегося мартенситногопревращения (между Мн-Мк); 6 - мартенситная область (ниже Мк).Расстояние от оси ординат до линии начала превращения характеризует меру устойчивостиаустенита.
Минимальная устойчивость аустенита наблюдается при снижении температуры на150-200 °C ниже точки А1. Для доэвтектоидных сталей на диаграмме изотермическогопревращения добавляется кривая выделения феррита из аустенита, а для заэвтектоидных кривая выделения цементита из аустенита. Эти кривые располагаются над верхней частьюкривой превращенияДиаграмма изотермического превращения позволяет определить конечную структуру дляданной марки стали, если известна температура или скорость превращения.При температуре 650-700 °C образуется перлит. При перлитном превращении ведущей фазойявляется цементит. В результате образования пластинок цементита соседние участкиаустенита обедняются углеродом, что в свою очередь приводит к образованию пластинокферрита. Появляются чередующиеся пластинки цементита и феррита.При увеличении переохлаждения увеличивается количество зародышей новой фазы.
Сростом числа чередующихся пластин феррита и цементита уменьшаются их размеры ирасстояния между ними - другими словами, с понижением температуры растет дисперсностьпродуктов превращения аустенита. Под степенью дисперсности понимают расстояние междусоседними пластинками феррита и цементита. При 600-650 °C образуется сорбит, а при 550600 °C троостит.Перлит, сорбит и троостит являются структурами одной природы (перлитные структуры) механической смесью феррита и цементита и отличаются лишь степенью дисперсности.
Сповышением дисперсности пластин цементита растет твердость и прочность стали.Наибольшую пластичность имеют стали с сорбитной структурой.Перлитные структуры в зависимости от формы цементита могут быть пластинчатыми илизернистыми. Дисперсность перлитных структур определяется степенью переохлаждения, аформа цементита - гомогенностью исходного аустенита.При охлаждении ниже 500 °C до температуры начала мартенситного превращения образуетсяигольчатая структура бейнита, иногда называемого игольчатым трооститом.
Бейнитотличается от перлитных структур более высоким содержанием углерода в феррите.Мартенситное превращение аустенита.При больших степенях переохлаждения возрастает термодинамическая неустойчивостьаустенита, а скорость диффузии углерода резко падает. При переохлаждении аустенита вэвтектоидной стали до 240 °C подвижность атомов углерода близка к нулю и происходитбездиффузионное превращение аустенита. При этом меняется лишь тип решеткиуглерод, ранее растворенный в решетке аустенита, остается в решетке феррита.Образуется мартенсита весь- пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в.
Мартенсит имеет ту же концентрацию углерода, как и исходный аустенит. Из-запересыщенности углеродом решетка мартенсита сильно искажена и вместо кубическойприобретает тетрагональную форму.Мартенсит имеет высокую твердость до 65 НRC и хрупкость. Кристаллы мартенсита,образующиеся в виде пластин в малопластичном аустените, имеют на шлифе игольчатуюформу. Размер пластин мартенсита (в плоскости шлифа - мартенситных игл) зависит отразмера исходных зерен аустенита. Кристаллическая решетка мартенсита ориентированаотносительно исходной фазы - аустенита.Высокая скорость образования кристаллов мартенсита (до 1000 м/с) при низкой температурепротекания превращения объясняется тем, что имеет место непрерывный переход откристаллической решетки аустенита к решетке мартенсита - т.наз.
когерентность решеток.Мартенситное превращение идет в интервале температур начала и конца мартенситногопревращения Мн и Мк. Для эвтектоидной стали оно начинается при 240 и заканчивается при-50 °C. Однако при этой температуре в стали еще сохраняется некоторое количествонепревращенного - остаточного аустенита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
