11353

Термическая обработка. Превращения при непрерывном охлаждении аустенита. Превращения при отпуске

Лекция

Производство и промышленные технологии

Лекция 7 Термическая обработка. Превращения при непрерывном охлаждении аустенита. Превращения при отпуске. Превращение переохлажденного аустенита можно осуществить в изотермических условиях т.е. при постоянной температуре и при непрерывном охлаждении. Изотермиче...

Русский

2013-04-07

65.7 KB

29 чел.

Лекция 7

Термическая обработка. Превращения при непрерывном охлаждении аустенита. Превращения при отпуске.

Превращение переохлажденного аустенита можно осуществить в изотермических условиях, т.е. при постоянной температуре и при непрерывном охлаждении. Изотермическое превращение аустенита описывается диаграммами изотермического превращения и редко используется в практике термической обработки сталей. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении описываются термокинетическими диаграммами.

Такие диаграммы строят в координатах температура – время на основе анализа серии кривых охлаждения, на которых отмечают температуры начала и конца  перлитного и бейнитного превращений.  Термокинетические диаграммы имеют сложный вид, поэтому для упрощения в данном учебном пособии будем рассматривать диаграмму изотермического превращения с наложенными на нее кривыми охлаждения (рис. 1).

Рис. 1. Наложение кривых охлаждения на диаграмму изотермического распада аустенита.

На диаграмме отражены все ее особенности:

- при малых скоростях охлаждения (ν1, ν2, ν3) в стали протекает только диффузионный распад аустенита с образованием феррито-цементитной смеси различной степени дисперсности (перлит, сорбит, троостит);

- при охлаждении со скоростью νкр – критической скорости закалки или большей (ν4) переохлажденный аустенит превращается в неравновесную фазу - мартенсит.

В зависимости от скоростей охлаждения превращение аустенита может быть диффузионным и бездиффузионным. Критерием превращения является  критическая скорость охлаждения VКР. Это наименьшая скорость охлаждения, при которой подавляется диффузия атомов углерода.


Превращения при отпуске.

Нагрев закаленных сталей до температур, не превышающих А1, называют отпуском. В результате закалки чаще всего получают структуру мартенсита с некоторым количеством остаточного аустенита. Процесс нагрева и выдержки закаленной стали сопровождается превращением мартенсита и остаточного аустенита. В результате этого превращения уменьшаются внутренние напряжения и хрупкость, повышаются вязкость и пластичность.

Фазовые превращения при отпуске закаленной стали можно показать в виде схемы (рис. 2). 

Рис. 2. Схема фазовых превращений при отпуске закаленной стали

При низкотемпературном отпуске (150-300 0С) из мартенсита выделяется часть избыточного углерода с образованием мельчайших карбидных частиц. Дисперсные кристаллы -карбида когерентны с решеткой мартенсита. В мартенсите остается около 0,2 % растворенного углерода. Распад остаточного аустенита происходит по механизму бейнитного превращения: образуется смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и дисперсных карбидов. При температуре около 250 0С начинается превращение -карбида в цементит; при этом когерентность решеток α-твердого раствора и карбида нарушается.

При среднем отпуске (350-400 0С) из мартенсита выделяется весь избыточный углерод с образованием цементитных частиц. При этом тетрагональность решетки железа уменьшается, она становится кубической. В результате вместо мартенсита остается феррит. Такая феррито-цементитная смесь называется трооститом отпуска, а процесс, приводящий к таким изменениям, среднетемпературным отпуском. При таком нагреве значительно уменьшаются внутренние напряжения и снижается плотность дислокаций.

При более высоких нагревах (500 0С и выше) в углеродистых сталях происходят изменения структуры, не связанные с фазовыми превращениями: изменяются форма, размер карбидов и структура феррита. С повышением температуры происходит коагуляция – укрупнение частиц цементита. Форма кристаллов постепенно становится сферической – этот процесс назвали сфероидизацией.

Коагуляция и сфероидизация карбидов происходят с заметной скоростью, начиная с температуры 400 0С. Зерна феррита становятся крупными и их форма приближается к равноосной. Феррито-карбидная смесь, которая образуется после отпуска при температуре 400-600 0С, называется сорбитом отпуска. При температуре, близкой к точке А1, образуется грубая феррито-цементитная смесь – зернистый перлит.

Влияние температуры отпуска на механические свойства стали с 0,4 % углерода показано в табл. 1.

Таблица 1

Влияние температуры отпуска на механические свойства сталей

Температура
отпуска,
0С

е, МПа

НRС

, %

Без отпуска

1400

60

3

200

1400

52

4

400

1080

35

11

600

700

12

22

При отпуске некоторых легированных сталей возможны негативные явления – отпускная хрупкость. Это снижение ударной вязкости сталей, отпущенных при температуре 250 – 400 и 500 – 550 0С (рис. 3).

Первый вид отпуска называется необратимой хрупкостью (Ι рода), присущ практически всем сталям и обусловлен неоднородным выделением  карбидов из мартенсита. Повторный отпуск при более высокой температуре (400-5000С) снимает хрупкость и сталь становится к ней не склонной даже при повторном нагреве при 250 – 400 0С. В связи с этим эта хрупкость получила название необратимой. Отпуск сталей, склонных к этому виду хрупкости при температурах 250 – 400 0С, не назначается.  Этот род хрупкости не зависит от скорости охлаждения после отпуска.

Рис. 3. Влияние температуры отпуска на ударную вязкость стали: Ι – зона необратимой отпускной хрупкости; ΙΙ - зона обратимой отпускной хрупкости

Второй вид отпускной хрупкости (ΙΙ рода) является обратимым. Проявляется он при медленном охлаждении легированной стали при температуре 500 – 550 0С. Данная хрупкость может быть устранена повторным отпуском с большой скоростью охлаждения. В этом случае устраняется причина этой хрупкости – выделение карбидов по границам бывших аустенитных зерен. Устранение отпускной хрупкости легированных сталей возможно введением в них малых добавок молибдена (0,2 – 0,3 %) или вольфрама (0,5 – 0,7 %).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24339. Аттестация персонала 205 KB
  Кроме того у аттестации и оценки совершенно разный юридический статус и разные последствия. По результатам оценки нельзя уволить сотрудника а по итогам аттестации можно п. Однако увольнение будет правомерным лишь в том случае если в фирме действует положение об аттестации составленное и утвержденное по всем правилам трудового законодательства. 3 Результаты аттестации важны при проведении процедуры увольнения в связи с сокращением численности или штата п.
24340. АУДИТ ПЕРСОНАЛА 69.5 KB
  Но существуют и специфические показатели: результативность эффективность деятельности структурных подразделений и отдельных работников; удовлетворенность персонала своей работой и принадлежностью к организации; текучесть кадров; соблюдение трудовой дисциплины; наличие конфликтов на всех уровнях отношений; характер социапьнопсихологического климата и особенности организационной культуры в организации. 1 В данном случае термин аудит означает экспертизу соответствия организационной функциональной и...
24341. Традиции, новации, эволюция и революция в науке 39.5 KB
  В науке традиция это система канонизированных общепринятых знаний норм и идеалов научного познания. Традиция подпитывает такой важный феномен в науке как консерватизм позиция направленная на сохранение установившихся правил игры в науке регламентирующих и управляющих творческим процессом. Поэтому можно согласиться с мнением что консерватизм в науке выражает здоровые потенции в ней противостоя некомпетентности дилетантизму.
24342. Развитие научного знания как смена типов научной рациональности доклассическая, классическая и неклассическая 207.5 KB
  В философии науки сложилась традиция выделения следующих типов научной рациональности и соответствующих научных картин мира: классической неклассической постнекдассической.из чего устроен мир как он движется Появляются также онтологические модели устройства мира в целом. Так в модели мира Анаксимандра в центре мира была Земля в форме цилиндра покрытая водой затем воздух и небесная сфера в форме трех вращающихся огненных колец: солнечного лунного звездного. У Гераклита центр мира тоже Земля а от нее к светилам распространялись...
24343. Признаки постнеклассического этапа развития науки (системные и информационный подход, приципы самоорганизации и универсального эволюционизма) 200.5 KB
  В основе системного подхода как методологии научного познания лежит исследование объекта как системы.Иванов писал что соответственно образуется ветвь онтологических определений системы которые трактуют её как объект реальности наделённый определёнными системными свойствами как целостность обладающую некоторой организующей общностью этого целого. Итак в процессе человеческой деятельности реализация принципа системности может идти по следующим направлениям: Исследуются реально существующие объекты рассматриваемые как системы на...
24344. Этические проблемы науки в конце 20 столетия (общечеловеческая и профессиональная этика, принцип «нейтральности» и ответственности ученого на примере биоэтики – клонирование и трансплантации органов) 175 KB
  197 Этика науки Как отмечалось ранее качественные изменения в развитии человечества в начале XXI века связанные с научнотехническим прогрессом отражаются на жизнедеятельности самого человека и приводят к последствиям глобального характера. Проблема взаимоотношения науки и этики решается в двух тесно связанных между собой аспектах: разработки профессиональной этики ученых и решения учеными вопроса о социальной ответственности научного сообщества за негативные последствия применения результатов научных исследований в практике....
24345. Экологическая этика и ее философские основания. Философия русского космизма. Учение о ноосфере 113.5 KB
  Что касается космистского мировоззрения то оно главным предметом своего познавательного и ценностного отношения делает взаимодействие человека и среды последняя понимается чаще всего как Космос. Спирин русский космизм как универсалистский тип миросозерцания отражающий бытие мира и человека в их единстве в нерасторжимой взаимосвязи микрокосма человека и микрокосма природы Казначеев В. Космопланетарный феномен человека: проблемы комплексного изучения. Хотя русский космизм внутренне исключительно разнообразен и включает полярные по...
24346. Сциентизм и антисциентизм как мировоззренческие позиции о роли науки в развитии общества. Наука и паранаука 95 KB
  В современной культуре отчетливо проявила себя дилемма: сциентизмантисциентизм что имеет непосредственное отношение к проблеме соотношения науки и искусства. Для сциентизма характерно преувеличение роли науки в познании окружающего мира и человека объявление ее вершиной развития культуры убеждение в ненужности других сфер культуры О. Противоположным сциентизму направлением мировозренческой ориентации является антисциентизм основанный на недоверии к возможностям науки и разума на критике научных методов познания.
24347. Роль науки в преодолении современных глобальных кризисов (экологический, энергетический, демографический, угроза локальных и ядерных воин) 141 KB
  Она представляет собой не просто окружающую среду которую можно рассматривать как поле для преобразующей деятельности человека а выступает единым целостным организмом в который включено человечество в качестве специфической подсистемы. Деятельность человека вносит постоянные изменения в динамику биосферы и на современном этапе развития техногенной цивилизации масштабы человеческой экспансии в природу таковы что они начинают разрушать биосферу как целостную экосистему. Третья проблема – это проблема сохранения человеческой личности...