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

78099. Николай Михайлович Сибирцев 1.73 MB
  Николай Михайлович Сибирцев родился в 1860 году в Архангельске. Первоначальное образование получил в местной духовной семинарии, по окончанию которой поступил в Императорский С.-Петербургский Университет. В 1882 году Н.М. оканчивает университет со степенью кандидата...
78103. Энергетика ТЭК: Нефть. Нефтяная промышленность 365.5 KB
  Выссказаны различные мнения учёных об образовании нефти. Отдельный раздел реферата посвящён рассмотрению вопросов получения синтетической нефти. Рассмотрены проекты замены нефти как топлива другими источниками энергии. Рассматриваются экологические последствия добычи и использования нефти.
78104. АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫЕ И ДРУГИЕ НЕОТЛОЖНЫЕ РАБОТЫ В ОЧАГАХ ПОРАЖЕНИЯ 225.5 KB
  Боевые возможности современных средств нападения, последствия их применения противником, возможный характер будущей войны и сложность ее ведения предъявляют все новые и новые требования к системам управления Вооруженными Силами и тылом страны.
78106. Топливно-энергетический комплекс России и его влияние на окружающую среду 133.5 KB
  Целью моей работы являлось рассмотреть влияние топливно-энергетического комплекса на отдельные компоненты географической оболочки, то есть на атмосферу, гидросферу и литосферу.
78107. Графический редактор Paint 1.21 MB
  Paint – простейший графический редактор, предназначенный для создания и редактирования растровых графических изображений в основном формате Windows (BMP) и форматах Интернета (GIF и JPEG). Он приемлем для создания простейших графических иллюстраций, в основном схем, диаграмм и графиков...