Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Сущность структурных изменений вы стали при термической обработке


Термическая обработка – это сначала нагрев до 800-900°С, затем или быстрое или медленное охлаждение, результат – твердая закаленная структура в первом случае или мягкая легкообрабатываемая структура во втором. Почему это происходит?

Во-первых, из-за полиморфизма у железа (т.е. существования разных типов кристаллических решеток при разных температурах), во-вторых, из-за того, что изменения в точности по диаграмме состояния могут происходить только при медленном изменении температуры. При быстром охлаждении образуются структуры, которых нет на равновесной диаграмме состояния.

 

Рис. 1. Равновесная (метастабильная) диаграмма состояния системы Fe+C.

 

При нагреве выше линии GSE сталь полностью переходит в аустенитное состояние с ГЦК- кристаллической решеткой. При достаточно медленном охлаждении ниже GSE происходит перлитное превращение по диффузному механизму (с перемещением атомов различных элементов) – аустенит распадается на феррит (ОЦК – решетка) и цементит (химическое соединение Fe3C), а также сложную пластинчатую структуру из феррита и цементита – перлит согласно равновесной диаграмме состояния (рис.1).

Необходимо учитывать, что предельное содержание углерода в феррите не превышает 0,02%, тогда как в аустените может раствориться весь углерод (в стали содержание углерода до 2,14%). При резком изменении температуры атомы углерода не успевают уйти с места расположения в аустенитном растворе, в котором они были, в то время как железо стремится перекристаллизоваться в ОЦК решетку феррита. Излишнее количество углерода препятствует этому, что вызывает большие напряжения внутри сплава. Возрастание напряжения приводит к корпоративному сдвигу (движению всей плоскости кристалла) в решетке. Это мартенситное превращение. Образуется деформированная ОЦК- решетка мартенсита, которую можно рассматривать как ОЦТ (объемноцентрированную тригональную – с углами, не равными 90º).

Мартенсит ( М ) – пересыщенный твердый раствор углерода в феррите. Мартенсит – очень твердая и прочная структура. Получение мартенсита – цель закалки. Однако мартенсит обладает небольшой вязкостью, т.е. достаточно хрупок.

 
 


Рис.2. Диаграмма изотермического распада аустенита.

ЗдесьАс1– критическая температура (температура рекристаллизации, т.е. 727ºС);

Кривая С I – начало распада аустенита;

Кривая С II– конец распада аустенита

Мн– начало мартенситного превращения.

V1 ,V2,V5 – кривые охлаждения с различными скоростями, самое медленное V1..

 

При различных скоростях охлаждения из одной и той же стали в результате получаются разные структуры с разными свойствами (рис.2). При медленном охлаждении V1.. – грубопластинчатый перлит, при более быстром V2 – тонкопластинчатый перлит. При увеличении скорости охлаждения получаются структуры такой же пластинчатой «a + карбид железа» природы, но с более тонкими пластинами и меньшей зернистостью: сорбит и троостит. Если кривая охлаждения пересекает С-I, но не доходит до С-II (на рис. V3.), то получается промежуточная игольчатая структура – бейнит.

При скорости охлаждения V4 - линия идет касательно С-кривой - II. Здесь V4критическая скорость закалки Vкр,. При скоростях охлаждения выше Vкр получается мартенсит, т.е. критическая скорость закалки – это минимальная скорость охлаждения, когда еще можно достичь закалки. Если охлаждение происходит медленнее, то реализуется диффузионный механизм перлитного превращения аустенита.

Характеристика основных структур, получаемых при термообработке,

И их свойства

Мартенсит (сокращенно М) - пересыщенный твердый раствор углерода в альфа-железе ( a -Fe) той же концентрации, что и у исходного аустенита.

Мартенсит - структура твердая, хрупкая, напряженная, неустойчивая. Твердость мартенсита возрастает с увеличением в нем содержания углерода,

например: при С = 0,1% твердость М HRC 30 (HB 286);

при C = 0,7%, М HRC 65 (HB 671).

Мартенсит имеет наибольший удельный объем (т.е. наименьшую плотность), зависящий от содержания углерода (максимальный у эвтектоидной стали). Увеличение удельного объема вызывает внутренние напряжения, приводящие к деформациям или даже разрушению (закалочным деформациям и трещинам).

 

Троостит, сорбит, перлит (Т, С и П) - образующиеся из аустенита структуры, являются феррито - цементитными (Ф+Ц) смесями, имеющими сходное пластинчатое строение. Эти структуры отличаются друг от друга степенью дисперсности (измельченностью) пластинок цементита и феррита. Более тонкое строение (дисперсность) у троостита, более грубое - у перлита. Увеличение дисперсности повышает прочностные характеристики и твердость, но уменьшает пластические свойства стали.

Твердость троостита Т 350 - 500 НВ;

Твердость сорбита С 250 - 350 НВ;

Твердость перлита П 150 - 250 НВ;

В сталях на практике не бывает четкой границы между этими структурами.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.