Лекция 6 1.Превращения в стали при нагреве 2.Превращение в стали при медленном охлаждении (отжиге или нормализации) 3.Превращение в стали при быстром охлаждении (закалке) 4.Диаграмма изотермического распада аустенита

2 А 1 (723 0 ) показывает начало образования аустенита при нагреве, линия А 3 - конец образования аустенита, линия А ст - конец растворения цементита в аустените.

3 %СНазваниеСтруктура 0-0,02Бесперлитные сталиФ, Ф+Ц 0,02-0,83Доэвтектоидные сталиФ+П 0,83Эвтектоидная стальП 0,83-1,3Заэвтектоидные сталиП+Ц перлит превращается в аустенит 1.Кристаллическая решетка феррита (ОЦК) перестраивается в решетку аустенита (ГЦК) - протекает достаточно быстро 2. Цементит растворяется в аустените - требует определенного времени Время растворения Ц в А зависит от 1.от фактической темпер.нагрева 2. от размера частиц Ц

4 рис2

5 Сильный рост зерна аустенита при нагреве называется перегревом стали. Если сталь нагревать еще выше, то по границам зерен происходит окисление металла и сталь теряет механическую прочность. Это явление называют пережогом. Длительные выдержки при высоких температурах снижают содержание углерода на поверхности стали вплоть до образования чистого феррита. Это явление называют обезуглераживанием. Почему растет зерно аустенита при нагреве? Почему зерно в сталях не растет при низких температурах?

6 2. Превращение в стали при медленном охлаждении (отжиге или нормализации) А Ф+Ц, диффузионный характер процесс распада аустенита на примере эвтектоидной стали : 1. Перегруппировка атомов из решетки А в решетку Ф; 2. Выделение мельчайших частичек Ц; 3. Рост частиц Ц пластинчатой формы в Ф Скорость охлаждения 0 /сек. Получаемая структура Примерный размер частичек цементита, мм Твердость, НВ

7 Пластинчатый П тростит сорбит Схема феррито-цементитных структур: а) перлит; б) сорбит; в) троостит

8 3. Превращение в стали при быстром охлаждении (закалке) А М Мартенсит - пересыщенный, переохлажденный твердый раствор углерода в - Fe. Особенности : 1.М-игольчатое строение. 2. Мартенсит образуется бездиффузионным путем за счет сдвига решеток. 3.Образование мартенсита сопровождается некоторым увеличением объема, что приводит к возникновению значительных внутренних напряжений, которые могут привести к деформациям и трещинам.

9 4. Образование мартенсита происходит не при одной какой-то температуре, а в интервале температур (Мн – температура начала образования мартенсита, Мк - конец образования). На положение этого интервала сильно влияет состав стали и особенно содержание углерода при закалке сталей ниже нуля часть аустенита остается не превращенной. Такой аустенит называют остаточным аустенитом. Чтобы перевести А ост в мартенсит, требуется охлаждение до низких температур, т.е. обработка холодом

10 4. Диаграмма изотермического распада аустенита Диаграммы изотермического распада аустенита описывают кинетику процесса в координатах температура-время, т.е. зависимость скорости процесса от температуры переохлаждения. Изотермическое превращение аустенита - это превращение переохлаждённого аустенита при постоянной температуре. Превращение аустенита в перлит заключается в распаде аустенита - твёрдого раствора углерода в γ-железе, на почти чистое α-железо и цементит. Реакция изотермического превращения аустенита: Feγ(C) Feα + Fe 3 C (Цементит)

11 Скорость распада А в зависимости от степени переохлаждения Кинетическая кривая превращения А в П Чем при более низкой температуре протекает распад аустенита, тем энергетически он более выгоден, и, следовательно, скорость процесса должна увеличиться. Однако, с понижением температуры уменьшается скорость диффузии, что замедляет процесс распада. Наличием этих двух противоположно влияющих на скорость распада аустенита факторов (энергетического и диффузионного) и объясняется характер изменения инкубационного периода от температуры.

12

13 Диаграмма изотермического превращения аустенита эвтектоидной стали

14 Бейнит (от имени американского металлурга Э. Бейна, E. Bain), устар. игольчатый троостит - игольчатая структура железоуглеродистых сталей, образующаяся при термической обработке в результате промежуточного превращения А. Бейнит состоит из смеси частиц пересыщенного углеродом Ф и карбида железа. Часто в структуре имеется остаточный аустенит с изменённым (по сравнению со средним) содержанием углерода. Различают верхний и нижний бейнит. Верхний бейнит образуется при температурах чуть ниже перегиба кривых и имеет твердость около 450НВ, нижний образуется чуть выше начала образования мартенсита (Мн) и имеет твердость около 550НВ. Если скорость охлаждения достаточно велика и проходит левее максимума, то образуется структура закалки (М+Аост.).

15 Схемы диаграммы изотермического превращения переохлажденного аустенита: а) доэвтектоидная сталь; б) эвтектоидная сталь; в) заэвтектоидная сталь