потемкин (557029), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Объединив точки начала и конца превращений, получают кривые, схожие с буквой С и называемые поэтому С-образными кривыми. При температурах от А1 до 500...550'С переохлажденный аустенит претерпевает перлитное превращение, при котором аустенит переходит в смесь феррнта с цементитом: Ре (С) — ~ Ге,(С)+Ге С. Это превращение сопровождается диффузионным перераспределением углерода в аустените. В тех местах зерен аустенита, которые оказываются обогащенными углеродом, образуются зародыши цементита (обычно на границах зерен аустенита).
Вследствие роста пластин цементита прилегающие к ним объемы зерен аустенита обедняются углеродом, аустеннт теряет свою устойчивость и за счет полиморфного превращения переходит в феррит. В дальнейшем подобный процесс повторяется, что приводит к образованию перлнтных колоний. Продукты перлитного превращения имеют пластинчатое строение. В зависимости от температуры изотермической выдержки образуются пластннчатые структуры различной степени дисперсности и соответственно различной твердости и прочности — это перлит, сорбит н тростит (см. рис. 2).
При температурах от 500...550'С до точки Л(н (начало мартен- ситного превращения) происходит бейнитное превращение. Здесь 39 распад аустенита сопровождается диффузией углерода с образованием пластин а-твердого раствора углерода в железе по мартен- ситному механизму с выделением частиц цементита. Образуюшаяся структура имеет перистое или игольчатое строение и называется бейншлом (или игольчатым троститом). Бейнит еше более дисперсен„чем продукты перлитного превращения„и поэтому более тверд и прочен. В тех случаях, когда за счет изотермической вылержки при температурах порядка 400'С спепиально получают структуру бейнита, термообработка стали называется изотермической закалкой.
При переохлаждении аусгенита до температур ниже точки М„ лиффузионные процессы подавляются и протекают лишь сдвиговые явления в кристаллической решетке аустенита с образованием тетрагональной решетки мартенсита, При этом весь углерод, имевшийся в растворенном виде в аустените, оказывается растворенным в Ре, что приводит к ее пересышению. Мартенсит — это пе- ресышенный твердый раствор внедрения углерода в Ре„, т.е. Ге (С). Он имеет игольчатое микроскопическое строение с высокой степенью дисперсности и является самой твердой структурой, образуюшейся при охлаждении аустенита.
Мартенситная реакция записывается следующим образом: Ре„(С) — ~ Ее (С)+Ге С. Кривые изотермического распада аустенита с небольшой степенью погрешности могут быть использованы в случае распада аустеннта при его непрерывном охлаждении. На рис. Э представлена диаграмма изотермического преврашения переохлажденного аустеннта для доэвтектоидной стали 40.
Вместо изотерм на диаграмме проведены линии непрерывного охлаждения стали в виде векторов )'и )'2 и других, соответствующих различным скоростям охлаждения. Также как и при изотермических процессах, здесь в зависимости от уровня температур при пересечении С-образных кривых образуются различные ферритноцементитные смеси Однако при охлаждении стали со скоростью г4, которая больше критической скорости закалки Р'„~, и при охлаждении ее ниже точки М„аустенит переходит в мартенсит.
40 Перви т+4е Сорбнт Троетнт 000 Зоо 200 Аустеннт Мартемант Нартеиент 10000 100 0,1 1 10 100 Рис. 3 1000 От ранее рассмотренной диаграммы для стали У8 эта диаграмма отличается тем, что на ней, кроме С-образных кривых, соответствуюших началу и концу распада аустенита на ферритно-цементитную смесь (кривые 1 и 2), имеется кривая 3, соответствующая началу предварительного выделения феррита. Фактически Н соответствует той минимальной скорости охлаждения стали, при которой образуется только мартенсит, и при этом вектор Р'„, касается первой С-образной кривой. На диаграмме штриховыми линиями показаны также С-образные кривые, построенные для случая непрерывного охлаждения стали 40. Диаграмма с этими кривыми называется гпермокинегпяческой диаграммой преврашения переохлажденпого ауппепита.
Как видим, такая диаграмма лишь немного отличается от диаграммы изотермического преврашения аустенита. Необходимо отметить, что закаленная сталь вместе с высокой твердостью и прочностью приобретает значительную хрупкость и высокие остаточные напряжения, Поэтому для придания стали пластичности и снятия внутренних напряжений применяется отпуск стали, обеспечиваюший более надежную работу деталей и инструментов. Отпуск закаленной стиви Превращения, происходящие при отпуске, рассмотрим на примере стали У8, содержащей 0,8% С. В процессе нагрева закаленной стали в интервале температур 120...170'С происходит так называемое первое преврагцение при отпуске, заключашееся в уменьшении содержания углерода в Ге„— твердом растворе в результате образования тонкодисперсных карбидных частиц Ге24С когерентно связанных с решеткой мартенсита.
Степень тетрагональности решетки мартенсита снижается, и она оказывается близкой к кубической. Такой пересышенный твердый раствор углерода в Ге, вместе с карбидами называется мартенситом отпуска. Указанное превращение записывается следующим образом: Ге,(С) 4 Ге„(С)!Ге! 4С]. 0,4%С <0,8%С с/а>1 с7а=! Повышение температуры до 230...300'С приводит ко второму превращению при отпуске: остаточный аустенит, не превратившийся в мартенсит при закалке (что происходит в сталях с высоким содержанием углерода), переходит в мартенсит отпуска.
При температурах 300...400'С происходит третье превращение при отпуске, заключающееся в превращении мартенсита отпуска в тонкую смесь частиц феррита и цементита зернистого строения: Ге,(С)[Ге74С]-э Ге,(С)+ Ге,(С). с0,4%С 0,025%С 6,47%С Такая структура называется тростито.44 отпуска. В результате отпуска при температурах 500...600'С частицы феррита и цементита укрупняются и структура называется сорбнто44 отпуска, Основные виды терл4ообработки стали Отжиг стали — нагрев выше Асз на 30...50'С с последующим охлаждением вместе с печью (скорость охлаждения )с5, рис.
3). Микроструктура — крупнопластинчатая смесь феррита и цементита — перлит (у стали У8). У стали 40 — смесь феррита и пер- 42 лита. Твердость перлита НВ = 1500...2000 МПа. На рис. 4 — 1О приведены условные изображения микроструктуры стали 40 и значения твердости после различных термообработок. Нормализация — нагрев выше А, на 30...50'С с последуюшим охлаждением на воздухе (скорость охлаждения Р~, рис. 3). Микроструктура — дисперсная смесь пластин феррита и цементита — сорбит.
Твердость НВ = 1700...2100 МПа. Закалка — для доэвтектоидной стали нагрев выше А 3 на 30...50'С с последуюшим охлаждением со скоростью больше критической 1скорость охлаждения 14, рис. 3). Микроструктура — мартенсит игольчатого строения. Твердость НВ = 5500...6200 МПа. Неполная закалка — нагрев выше Аы, но ниже А,з с последуюшим охлаждением со скоростью больше критической. Микроструктура — мартенситные иглы и зерна феррита. Сталь приобретает пониженную твердость НВ = 2900...5000 МПа. Закалка в масле — нагрев выше А,з и охлажление со скоростью несколько ниже критической (скорость охлаждения Рз, рис. 3).
В этом случае непреврашенная часть аустенита при охлаждении ниже точки М переходит в мартенсит. Превращение же аустенита заключается в выделении тростита в зоне границ зерен аустенита. Ввиду получаюшейся пониженной твердости такая закалка лля углеродистых сталей не применяется (НВ = 3000...4500 МПа). фи Рис. 7 Рис. 6 Рис.
4 Рис. 5 Рис. 1О Рис. 9 Рис. 8 Отпуск стали — нагрев закаленной стали до температуры ниже критической температуры А, (727 С) с последуюшим охлаждением. При зтом обеспечивается снятие внутренних напряжений, повышается вязкость и пластичность стали. Однако в определенной степени снижается твердость и прочность закаленной стали. Низкий отпуск (!70...200'С) дает структуру мартенсита отпуска.
Твердость и прочность закаленной стали при зтом снижаются незначительно, а ударная вязкость и пластичность несколько возрастают, Низкому отпуску подвергают инструменты из высокоуглеродистых сталей, цементованные и ннтроцементованные детали, например зубчатые колеса. В настояшей лабораторной работе низкому и другим видам отпуску и подвергают сталь 40 для выявления влияния температуры отпуска на твердость стали. Отпуск стали 40 при 200'С дает твердость НВ = 5300...6000 МПа.
Средний отпуск (350...500'С) дает структуру тростита отпуска, обеспечнваюшего более высокую вязкость, чем мартенсит отпуска, и высокие значения предела пропорциональности. Среднему отпуску подвергаются пружины, рессоры, штампы. Твердость стали 40 после отпуска при 400'С НВ = 3400...4200 МПа. Высокий отпуск (500...680'С) проводится в целях получения больших значений вязкости и пластичности стали, понижения ее чувствительности к надрезу.
Он создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали. Сочетание закалки с высоким отпуском называется улучшением. Твердость стали 40 после отпуска при 600'С НВ = 2300...2800 МПа. Методические указания !. На бланке лабораторной работы вычерчивают диаграмму состояния железо — углерод и диаграмму изотермического преврашения переохлажденного аустеннта стали 40. На диаграмму состояния наносят принятые обозначения линий и критических точек, а также названия структур. На диаграмму изотермического преврашения переохлажденного аустенита наносят кривые охлаждения, соответствуюгцие различным скоростям охлаждения стали, и вектор критической скорости закалки, проводят анализ диаграммы с указанием образуюшнхся структур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
