Анализ диаграммы изотермического распада переохлажденного аустенита

АНАЛИЗ ДИАГРАММЫ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА

Методические указания к практическим и лабораторным работам

по дисциплинам «Основы термической обработки», «Материаловедение» для студентов всех форм обучения

по направлению подготовки 150400 «Металлургия»

 

Нижний Новгород 2014

Составители: Т.В. Нуждина, М.Н. Чеэрова, Т.В. Комарова УДК 621.7.011

Анализ диаграммы изотермического распада переохлажденного аустенита: метод. указания к практ. и лаб. работам по дисциплинам «Ос- новы термической обработки», «Материаловедение» для студентов всех форм обучения по направлению подготовки 150400 «Металлургия»/ НГТУ; cост.: Т.В. Нуждина, М.Н. Чеэрова, Т.В. Комарова.- Н.Новгород, 2014. – 33 с.

 

Научный редактор

к.т.н., доцент          В.Н. Дубинский

Редактор                 Э.Б. Абросимова

 

Подписано в  печать  05.2014. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,5. Уч.-изд. л. 2,1. Тираж 50 экз. Заказ

Нижегородский государственный технический университет

им. Р.Е. Алексеева. Типография НГТУ.

Адрес университета и полиграфического предприятия: 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

 

©Нижегородский государственный технический университет

им. Р.Е. Алексеева, 2014

2

©Т.В. Нуждина, М.Н. Чеэрова, Т.В. Комарова, 2014

 

АНАЛИЗ ДИАГРАММЫ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА (ДИПА)

Цель работы

Целью работы является:

1) изучение диаграммы изотермического распада переохлажденного аустенита (ДИПА) в условиях изотермического и непрерывного охлаждения;

2) изучение микроструктур сталей в равновесном и неравновесном со- стоянии.

Оборудование и материалы

Оборудование: шлифовальные и полировальные станки, металло- графический микроскоп МИМ-7. Материалы: металлографические образ- цы произвольной формы из углеродистых сталей.

 

Краткие сведения из теории

В реальных условиях все процессы термической обработки протекают при разных скоростях охлаждения и требуют различного времени. Для описания кинетики (развитие процесса во времени или скоростной зави- симости) превращения переохлажденного аустенита пользуются экспери- ментально полученными диаграммами – ДИПА (С-кривые), показываю- щими, как идет распад аустенита с течением времени при различных по- стоянных температурах.

ДИПА – это диаграмма, устанавливающая связь между температурой, временем превращения переохлажденного аустенита и структурой для данной (конкретной) марки стали.

 

Построение ДИПА

ДИПА строится для каждой марки стали экспериментальным путем на основе серий кривых изотермического превращения аустенита (КИПА).

 

Построение КИПА

КИПА – это зависимость превращенного объема от времени выдерж- ки при определенной температуре (%П= f (t) при t _из=const).

Для построения КИПА берется серия небольших образцов из  опреде-

ленной марки стали. Образцы нагревают до температуры аустенитизации, а затем переохлаждают – быстро переносят в другую печь с температурой ниже 727°С, например до t _из=700, 600, 500, 400, 300°С и т. д., и выдержи-

вают при этой температуре до полного распада аустенита. При каждой температуре переохлаждения через определенные промежутки времени фиксируют степень распада аустенита (Ар, %) по изменению какого-либо физического свойства, например, намагниченности насыщения – магнит- ным методом, изменение размеров или удельного объема – дилатометри- ческим и др. Схематическое изображение получаемых кинетических кри- вых представлено на рис. 1, а.

Из КИПА видно:

1) превращение для всех температур (t ₁, t ₂, t ₃) начина- ется не сразу, а после неко- торого инкубационного пе- риода;

2) сначала превращение идет медленно, затем ускоря- ется и после распада на 50% замедляется снова, к 100% превращение затухает;

3) с понижением темпера- туры изотермической вы- держки (t ₂< t ₁) инкубацион- ный период сначала умень- шается (Н₂< Н₁), скорость распада увеличивается (кри- вые становятся круче) и вре- мя конца распада уменьша- ется (К₂<К₁); но затем начи- ная с некоторой температуры

t ₃ (t ₃< t ₂) инкубационный пе- риод снова увеличивается (Н₃>Н₂) и скорость распада уменьшается.

 

Построение ДИПА

Рис. 1. Схема построения диаграммы изотер- мического превращения переохлажденного аустенита для эвтектоидной стали (0,8%С):

а – кинетические кривые; б – диаграмма изо- термического превращения аустенита

Результаты, представленные в серии КИПА, обобщаются с помощью ДИПА, на которой при каждой t _из наносятся точки начала (Н₁, Н₂, Н₃) и конца (К₁, К₂, К₃) превращения (рис. 1, а). Соединяя однотипные точки, получаем линии начала и конца превращения, таким образом, строится ДИПА для исследуемой стали (рис. 1, б).

Изотермическое превращение аустенита в до- и заэвтектоидных ста- лях отличается от превращения в эвтектоидной стали тем, что в верхнем

интервале температур сначала выделяются избыточные фазы – феррит (в доэвтектоидной стали) или избыточный цементит (в заэвтектоидной стали). Схематическое изображение С-кривых для доэвтектоидной, эвтекто-

t,°С А3 А1

t,°С   А1

t,°С Аcm А1

Мн Мк 0

lnt

Мн 0 Мк

Мн 0 lnt Мк

lnt

идной и заэвтектоидной сталей приведено на рис.2.

А                                        б                                                    в

Рис.2. Схематическое изображение С-кривых:

а – доэвтектоидной (С < 0,6%); б – эвтектоидной (С=0,8%); в – заэвтектоидной (С > 0,8%) стали

На рис. 3 представлена ДИПА для стали У8.

Рис. 3. ДИПА стали У8

Анализ ДИПА

Смысл отрезков и линий

На ДИПА имеются следующие линии.

А₁  – температура перлито-аустенитного или аустенито-перлит- ного        превращения в равновесных    условиях (А с ₁ – при нагреве, А r ₁ – при охлаждении);

А₃ – верхняя тем- пературная граница су- ществования α-феррита в доэвтектоидной стали в равновесных условиях, лежит на линии GS диа- граммы железо-углерод (А с ₃ – при нагреве, А r ₃

– при охлаждении).

t,°С А₃(А _m)

g

Δ t 1

а

d

1 2

Δ t 2 1 ¢ 2 ¢ b

e

с

f

А₁

 

М_н М_к 0

Рис. 4. Схематическое изображение ДИПА с обозначениями

ln τ

А _m – верхняя температурная граница существования избыточного цементита в заэвтектоидной стали в равновесных условиях, лежит на ли- нии ES диаграммы железо-углерод (нагрев обозначается как А _сm, охла- ждение - А _rm).

1-1¢, 2-2¢ – инкубационный период при данной температуре.

Инкубационный период – это время до начала распада аустенита. В тече- ние инкубационного периода происходит перераспределение атомов угле- рода за счет диффузии без видимых изменений под микроскопом.

2-2¢ – минимальный инкубационный период для данной стали, слу- жащий мерой устойчивости (стабильности) переохлажденного аустенита.

Δ t ₁, D t ₂ – степень переохлаждения стали – разница между равновес- ной температурой и фактической, при которой развивается превращение.

abс – линия начала превращения аустенита.

ab – линия начала превращения аустенита в перлит (А→П).

bc – линия начала превращения аустенита в бейнит (А®Б).

def – линия конца превращения аустенита.

de – линия конца превращения аустенита в перлит.

ef – линия конца превращения аустенита в бейнит.

gb – линия начала выделения избыточной фазы (феррита – в доэвтек- тоидной (А®Ф), цементита вторичного – в заэвтектоидной стали (А® Ц₂));

М_н и М_к – линии начала и конца мартенситного превращения (А®М);

А₁ и А₃ (А _m) – температуры превращения в стали в равновесном со- стоянии (медленный нагрев и охлаждение) и для конкретной марки стали определенные (указаны в марочнике сталей и сплавов). Остальные темпе- ратуры определяются в условиях переохлажденного состояния.

 

Структурные области на ДИПА

Согласно смыслу обозначенных линий, на ДИПА выделяют следу- ющие области (рис.5):

1 – область устойчивого (ста-

бильного),       гомогенного аустенита;

2 – область стабильного, него- могенного аустенита (нача- лись подготовительные про- цессы к выделению избыточ- ной фазы);

3 – область переохлажденного (метастабильного), негомо-

t,°С А₃(А _cm)

А1            2

3

~550°

3

М_н М_к

1

4 перлитное

5 6 превращение

7         8  бейнитное превращение

9                мартенситное превращение

10

ln t

генного аустенита;

4 – область выделения избы- точной фазы,     структурные

Рис. 5. Структурные области на С-кривой

составляющие в данной области: Ф + аустенит непревращенный (А_непр);

5 – область перлитного превращения, структурные составляющие: Ф+П+А_непр;

6 – область закончившегося перлитного превращения, структурные со- ставляющие: Ф+П;

7 – область бейнитного превращения, структурные составляющие: бей- нит (Б)+А_непр;

8 – область закончившегося бейнитного превращения, структура Б;

9 – область мартенситного превращения, структура мартенсит (М)+А_непр;

10 – область закончившегося мартенситного превращения, но при этом сохраняется некоторое количество остаточного аустенита (А_ост), струк- тура М+А_ост.

 

В зависимости от степени переохлаждения аустенита различают три области или ступени превращения: перлитную, промежуточного (бей- нитного) превращения (промежуточного между перлитным и мартенсит- ным превращением) и мартенситную.

Из ДИПА видно (рис.4), что с увеличением степени переохлаждения в перлитном интервале превращения (D t ₂>D t ₁) продолжительность инкуба- ционного периода сокращается (1-1¢>2-2¢), скорость превращения возрас-

тает и достигает максимума при температурах примерно на 150°С ниже А₁, что составляет для углеродистой стали ~550°С. При этих температурах (А r ₁ – 550°С) происходит перлитное превращение, заключающееся в диф- фузионном распаде аустенита с образованием структуры из феррита и це- ментита (перлита).

При температурах ниже 550°С диффузионные процессы значительно замедляются – подвижность атомов железа становится минимальной, со- храняется лишь некоторая подвижность атомов углерода. В этих условиях протекает бейнитное превращение (~550°С – М_н), когда перестройка ре- шетки g-Fe в a-Fe происходит бездиффузионным сдвиговым путем, а кар- бидная фаза образуется по диффузионному механизму. Таким образом, ему присущи черты как перлитного (диффузионного), так и мартенситно- го (бездиффузионного) превращения, поэтому его называют промежуточ- ным.

При переохлаждении аустенита до температуры, равной или ниже точки М_н, подвижность атомов углерода и железа становится ничтожно малой – диффузионные процессы полностью подавляются, однако совер- шается процесс перестройки решетки g-Fe в a-Fe, но атомы углерода не успевают из нее выделиться. Протекает бездиффузионное сдвиговое пре- вращение аустенита в мартенсит (пересыщенный твердый раствор угле- рода в α-Fe).

Знание этих превращений важно для решения многих практических задач. Перлитное превращение протекает в процессе отжига стали, а мар- тенситное – при закалке стали. Промежуточное превращение важно для понимания изотермической закалки стали.

 

Перлитное превращение

Таблица 1

Рис. 7. Количественное определение

Избыточной фазы на С-кривой

охлажденного аустенита является квазиэвтектоид (псевдоперлит – для железоуглеродистых сплавов). Квазиэвтектоид – это эвтектоид, получен- ный из переохлажденного аустенита, по внешнему виду ничем не отлича- ющийся от равновесного эвтектоида, но отличающийся от него содержа- нием углерода.

В заэвтектоидных сталях квазиэвтектоид содержит углерода больше, а в доэвтектоидных сталях – меньше,чем 0,8%, и разница будет тем боль- ше, чем ниже температура превращения.

Внутри заштрихованного треугольника E ¢SG ¢ (рис.6) распад аусте- нита идет только с образованием квазиэвтектоида – избыточные фазы от- сутствуют.

 

Мартенситное превращение

Мартенситное превращение развивается в условиях низких темпера- тур при больших степенях переохлаждения, когда диффузионные процес- сы полностью подавлены.

 

Рис.8. Игольчатый характер мартенсита (х500)

А                                                        б

Рис.9. Влияние содержания углерода (а) и

легирующих элементов (б) на положение точек М_н и М_к

Мартенситное превращение развивается только в условиях непре- рывного охлаждения. Если охлаждение прекратить (остановить в интерва- ле температур М_н - М_к), то мартенситное превращение останавливается. В этом его важнейшее отличие от перлитного превращения, которое может развиваться как при непрерывном охлаждении, так и в изотермических условиях.

Количество мартенсита, образующегося в интервале М_н-М_к, пропор- ционально степени переохлаждения относительно температуры М_н, то есть чем ниже температура, тем больше образуется мартенсита. При этом его количество возрастает в результате образования все новых и новых кристаллов, а не вследствие роста уже возникших. По достижении точки М_к превращение аустенита в мартенсит прекращается.

Превращение аустенита в мартенсит не протекает до конца даже при охлаждении до температуры соответствующей М_к – в структуре стали все- гда остается некоторое количество аустенита остаточного (А_ост).

Остаточный аустенит – это аустенит, сохраняющийся в структуре при охлаждении до температуры ниже М_к. На практике остаточным счи- тается аустенит, присутствующий в стали после закалки. При образовании игл мартенсита образуются изолированные объемы аустенита, отсеченные иглами со всех сторон (рис.10) и испытывающие всестороннее сжатие, так как образование мартенсита происходит с увеличением удельного объема.

Для того чтобы аустенит, расположенный в этих участках, превратился в мартенсит, также требуется увеличение объема и соот- ветственно преодоление упругих напряже- ний сжатия. При некотором их уровне они не могут быть преодолены, то есть превращение А®М в этих участках становится невозмож-

ным.

Факторы, влияющие на количество

Рис. 10. Схема образования остаточного аустенита

остаточного аустенита.

1. Содержание углерода и легирующих элементов:

- в доэвтектоидных углеродистых сталях количество А_ост составляет 2-3% (под микро- скопом не различимо);

- в заэвтектоидных с содержанием угле- рода 0,8-1,2% количество А_ост=10%;

- в заэвтектоидных с содержанием угле- рода 1,3-1,5% количество А_ост=20%;

- в легированных сталях - может доходить до 50% (например, в стали Р18 количество А_ост=30-50%).

При больших количествах А_ост (>20%) становится различим под микроскопом и представляет собой светлые участки, отсе- ченные иглами (рис.11).

 

Рис.11. Мартенсит и оста- точный аустенит в струк- туре высокоуглеродистой легированной стали, ×500

2. Скорость охлаждения – при медленном охлаждении количество А_ост незначительно возрастает.

3. Гомогенность аустенита – повышение однородности аустенита приводит к увеличению в окончательной структуре количества А_ост.

4. Величина зерна аустенита – с увеличением размера зерна количе- ство А_ост возрастает.

 

Таблица 2

Рис. 15. Структура стали после частичной закалки (мартенсит

+ сетка троостита), ×500

скую. Продуктом закалки является мартенсит. Неполная закалка – нагрев стали выше критической температуры А с ₁ на 30-50°С (в двухфазную об- ласть), выдержка и охлаждение со скоростью больше критической. Ча- стичной называется закалка при охлаждении с несколько меньшей скоро-

стью, чем критическая (v ₆ на рис.13), т.е. происходит «задевание» С- кривых с образованием в структуре наряду с мартенситом некоторого ко- личества троостита (рис.15). Наличие в структуре после закалки троостита является браком, так как происходит снижение твердости стали. Количе- ство троостита в структуре закаленной стали оценивается по шкале 8 ГОСТ8233 при увеличении ×500.

Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до температур ниже А с ₁, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью. Сущность процесса отпуска – распад пересы- щенного твердого раствора на феррито-цементитную смесь. Отпуск явля- ется окончательной операцией термической обработки, в результате кото- рой сталь получает требуемые механические свойства. Он частично или полностью устраняет внутренние напряжения, возникающие при закалке. Отпуск имеет важное практическое значение. Именно в процессе отпуска изделия приобретают свойства, определяющие их поведение в эксплуата- ции. Температура отпуска обусловливается требованиями к механическим свойствам изделия.

Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят с нагревом до 250°С. Цель – снижение внутренних напряжений. Мартенсит закалки пе- реходит в мартенсит отпуска (неоднородный пересыщенный твердый рас- твор углерода в α- Fe). Высокая твердость и износостойкость сохраняются. Ударная вязкость повышается незначительно.

Среднетемпературный (средний) отпуск проводится при темпера- турах 350-500°С, структура мартенсита переходит в троостит отпуска. Та- кой отпуск обеспечивает наиболее высокий предел упругости и несколько повышает вязкость.

Высокотемпературный (высокий) отпуск проводят при температуре 500-680°С, структура стали после высокого отпуска – сорбит отпуска. И сорбит и троостит отпуска – феррито-цементитные смеси зернистой фор- мы, отличающиеся степенью дисперсности. Высокий отпуск создает наилучшие соотношения прочности и вязкости.

 

А                                                                б

Рис.  16. Влияние легирующих элементов на форму и положение С- кривых:

а – некарбидообразующих; б – карбидообразующих

3. Совместное влияние повышенного содержания углерода и леги- рующих элементов (рис. 17).

А                                        б                                        в

Рис. 17. Схематическое изображение ДИПА легированной стали:

а - сталь с высоким содержанием углерода; б - высокохромистая сталь;

в - высоколегированная сталь

Характер влияния зависит от природы легирующих элементов и от соотношения их атомных радиусов и атомного радиуса железа. Возможны следующие случаи:

- в сталях с высоким содержанием углерода наблюдается более сильный сдвиг в бейнитной области (рис.17, а);

- полное подавление бейнитного превращения, наблюдается в высо- кохромистых сталях, содержащих 0,3-0,4%С и 10-12%Cr (рис.17, б);

- полное подавление перлитного превращения, наблюдается в низко- углеродистых сталях с повышенным содержанием хрома, никеля воль- фрама и молибдена (рис.17, в).

 

Методика выполнения работы

1. У преподавателя взять образцы сталей 40-У12, находящиеся в различном структурном состоянии.

2. Провести микроструктурные исследования образцов. Подготовка образца для исследования: механическое шлифование, полирование, трав- ление (4% HNO ₃). Микроструктура исследуемых образцов оценивается на микроскопе МИМ-7 при увеличении ×500.

3. Описать и зарисовать схему структур и занести полученные ре- зультаты в табл. 2.

 

Результаты работы

Результаты работы представляют в виде табл.3.

 

Таблица 3

Мар ка ста- ли	Вид обработ- ки	Режим		Фото- графия микро- структу- ры	Описание структуры	Структурный признак
		Т нагрева, °С	Скорость охлажде- ния, v
1	2	3	4	5	6	7
40	исходное г/к состо- яние	1100	воздух 1,0ºС/с	вклеить фото	Ф(светлый) +П(темный). Крупное зер- но, видман- штетт	игольчатое строе- ние феррита
40	отжиг	850	охлажде- ние с пе- чью 0,05ºС/с	вклеить фото	Ф+П, балл зерна 8	толстая сетка фер- рита, пластины перлита диффе- ренцируются (вы- глядит, как отпе- чатки пальцев), при х500

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7
40	закалка полная непре- рывная	850	вода 600ºС/с	вклеить фото	Мзак (балл иглы 5) + Аост(4%)	мартенсит закалки – светлая игольча- тая структура, Аост – в доэвтектоидной стали не диффе- ренцируется
У12	закалка полная непре- рывная	850	вода 600ºС/с	вклеить фото	Мзак+ Аост(10%)	мартенсит закалки – светлая игольча- тая структура, Аост – в заэвтек- тоидной стали дифференцируется
40	закалка полная непре- рывная	1000	вода 600ºС/с	вклеить фото	Мзак (балл иглы 9) + Аост(4%)	светлая крупно- игольчатая струк- тура мартенсита
40	закалка частичная	850	масло 100ºС/с	вклеить фото	М+ неболь- шое количе- ство троости- та	Светлая игольча- тая структура мар- тенсита и темная сетка троостита по бывшим границам зерен аустенита
40	закалка частичная	850	масло с под- стужива- нием	вклеить фото	М+большое количество троостита
40	закалка неполная	Ас1+(30°С) 760	вода 600ºС/с	вклеить фото	М+Ф	Ф в виде разорван- ной сетки по быв- шим границам зе- рен А
40	закалка неполная	Ас1+(50°С) 780< Ас3	вода 600ºС/с	вклеить фото	М + неболь- шое количе- ство феррита
У12	закалка неполная	Ас1+(30°С) 760	вода 600ºС/с	вклеить фото	М+Ц2	Мартенсит бес- структурный скрытнокристалли- ческий +мелкие светлые глобули Ц2
40	закалка + низкий отпуск	Тзак=850ºС Тотп=200º С	вода 600ºС/с	вклеить фото	М отпуска	Мартенсит отпуска – темная игольча- тая структура (бо- лее высокая тра- вимость чем у Мзак за счет неод- нородности по химсоставу)

Окончание таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7
40	закалка + средний отпуск	Тзак=850ºС Тотп=400º С	вода 600ºС/с	вклеить фото	Троостит отпуска	Темная, плотная, сильнотравящаяся структура
40	закалка + высокий отпуск	Тзак=850ºС Тотп=600º С	вода 600ºС/с	вклеить фото	Сорбит отпуска	Точечные включе- ния цементита на светлой ферритной основе
40	закалка + высокий отпуск	Тзак=850ºС Тотп=700º С	вода 600ºС/с	вклеить фото	Мелкозерни- стый перлит	На светлой основе мелкие светлые зерна ценментита
40	закалка + высокий отпуск	Тзак=1050º С Тотп=600º С	вода 600ºС/с	вклеить фото	Сорбит отпуска	Сорбит имеет игольчатую ориен- тацию

Контрольные вопросы

1. От каких факторов зависит размер пер- литной колонии и дисперсность перлита? На что они влияют?

2. Чем отличаются ДИПА стали 40 и У8?

3. В каких температурных интервалах об- разуются перлит, сорбит, троостит (ниже

А r ₁ на 50-100°; на 100-130°, при   t =520- Мн

580°).                                                                 Мк

4. Какая структура будет в точках 1-7? Бу-

дет ли отличие в точках 1-2, 3-4, 5-6

(рис.1)?

5. За счет какого процесса обеспечивается

 

• 1 2 •

4 3 • •

5 •

• 6

7 •

Рис. 1

рост зародыша цементита при перлитном превращении? Где он образует- ся? Что является движущей силой его зарождения?

6. Сущность инкубационного периода.

7. В чем отличие перлита, образовавшегося в равновесных условиях и из переохлажденного аустенита для стали 40?

8. Определить положение t =0°C на рис.1.

9. Какова окончательная структура стали (рис.1), какой структурной со- ставляющей в ней будет больше?

10. Какая из углеродистых сталей обладает наибольшей устойчивостью к эвтектоидному распаду: а) доэвтектоидная; б) заэвтектоидная; в) эв- тектоидная?

11. Какое влияние оказывает пластическая деформация (предваритель- ная холодная и горячая) на положение С-кривых и почему?

12. В чем сходство и отличие структур перлит, сорбит, троостит?

13.

b

В каких условиях в переохлажденном аустените оказывается возможным появ- ление первого ферритного зародыша, если ведущей фазой при А®П превращении

является цементит?                                      а

14. Смысл отрезка «аb» (рис. 2), мерой че-

го он является?

15. Может ли меняться величина отрезка

«аb» для данной марки стали (рис.2)?

16. Можно ли охладить с одинаковой ско- ростью сталь 40 и 40Х, если ставится за- дача – получение минимальной твер-

дости? Почему?                                        А3

17. В чем сходство и отличие структур А1

сорбит закалки и сорбит отпуска?

18. Какая структура в точке К (рис.3) – определить соотношение структурных со- ставляющих (чего больше, меньше?)

19. Совпадают ли по размерам аусте- нитное зерно и образовавшаяся из него перлитная колония и почему?

20. Что такое кривые изотермического превращения? Что из них видно? Зачем они нужны?

21. Что из перечисленного способствует образованию зародыша ферритной пла- стины при перлитном превращении:

а) упругие напряжения;

б) обеднение аустенита по углероду вбли- зи цементитной пластины;

в) увеличение изотермической выдержки.

22. Какая структура будет при комнатной температуре (рис.4)?

23. Какая структура (перлит, сорбит, тро- остит) обеспечивает наилучший комплекс механических свойств и что это значит?

24. Какой смысл отрезка «аb» (рис.5)?

 

 

Рис. 2

I AAAAIQAevfQdQB8AAI+wAAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQA BgAIAAAAIQDvPZ684gAAAAsBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJohAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUG AAAAAAQABADzAAAAqSIAAAAA ">

К

Рис.3

а b

Рис.4

Рис.5

25. Какое влияние оказывает гомогенизация аустенита на кинетику пер- литного распада? Какие технологические факторы способствуют гомо- генизации?

26. Как изменится ДИПА на рис. 5, если увеличить в стали % С?

27. В какой стали будут более мелкие перлитные колонии после охла- ждения с одинаковой скоростью от температуры выше критической – углеродистой, среднелегированной одним легирующим элементом, среднелегированной двумя легирующими элементами?

28. В каком направлении осуществляется диффузия углерода в тонком слое аустенита перед фронтом растущей перлитной колонии:

а) из участков аустенита, граничащих с цементитом, в участки аустенита, граничащие с ферритом;

б) из участков, граничащих с ферритом, в участки аустенита, граничащие с цементитом;

в) вглубь аустенита из областей, прилежащих к фронту растущей колонии.

29. От чего зависит степень дисперсности Ф-Ц смеси после завершения перлитного превращения (температуры нагрева, длительности изотер- мической выдержки, скорости охлаждения, степени переохлаждения)?

30. Какова структура стали в точках 1-5

(рис.6)?

31. Сравнить перлит и сорбит по механи- ческим свойствам.

32. Какой смысл линии «MN» (рис. 6)?

33. Влияет ли пластическая деформация на устойчивость переохлажденного аустенита (если да, то какая: в области стабильного, метастабильного аустенита, предварительная ХПД (перлитной струк-

А c ₃

M            1 2                           N

3

4

5

Рис.6

туры)? Если да, то почему, как, какая сильнее и при каких условиях?

34. Есть ли разница в понятиях «квазиэвтектоид» и «псевдоперлит»?

35. Определить соотношение структурных составляющих в точке 3

(рис.6)? Какой составляющей больше, какой – меньше?

36. Перепутана отожженная и нормализованная деталь – различить с помощью неразрушающих средств контроля? Объяснить с помощью ДИПА.

37. До каких пор продолжается рост цементитной пластины за счет при- тока углеродных атомов из аустенита при перлитном превращении:

а) пока %С во всем объеме аустенита не понизится до концентраций близких к равновесному значению растворяемости в феррите;

б) пока %С в аустените на границе цементита – аустенита не понизится до 0,006%;

в) пока %С в моноатомном слое аустенита на границе цементит – аустенит не понизится до концентраций, близких к равновесному зна- чению растворимости в феррите?

38. Что такое троостит? По какому механизму он образуется (промежу- точному, бездиффузионному, диффузионному)? Его ориентировочная твердость? В чем отличие под микроскопом

от сорбита?

39. У какой стали из перечисленных наибольшая устойчивость переохлажденно- го аустенита: 40; У8; У12?

40. Есть ли разница в структурах стали, охлажденной по режимам 1 и 2 (см. рис.7)?

Если есть, то как это влияет на свойства стали?

41. Зависит ли положение С-кривых от тем-

1      2

Рис.7

пературы нагрева? Если да – то через какие факторы это влияние про- является?

42.

а

с

d

Что изменится в ДИПА на рис. 7 при уве- личении %С?

43. По какому механизму образуется верхний бейнит?

44. Какой фазы в точке а больше (рис.8)?

45. В чем разница в структурах в точке с и d

(рис.8)?

46. Что является движущей силой появления

зародышей феррита из аустенита при пер- литном превращении:

3

1

2

а) разница удельных объемов феррита и аустенита; б) близость химического состава аустенита и феррита;

в) избыток свободной энергии системы.

47. Что такое сорбит? По какому механизму он образуется (промежуточному, диффузи- онному, бездиффузионному)? Его ориенти- ровочная твердость? Отличие под микро- скопом от перлита.

48. В чем отличие структур стали, охлажден- ной по режимам 1-3 (рис.9)?

49. Как влияет легирование хромом на устойчивость переохлажденного аустенита?

Рис.8

Рис.9

50. Возможно ли образование квазиэвтектоида в эвтектоидной стали?

51. Одинакова ли температура нагрева под изотермическую и непре- рывную закалку, если нет – то почему?

52. Каково соотношение структурных составляющих в точке а (рис. 10)?

53.

а

b

с

В чем разница структур в точках b и с

(рис. 10)?

54. В каком температурном интервале изо- термического превращения образуется

сорбит: а) А r ₁

– (50…100°); б) А r ₁ –

(100…130°); в) 520-580°?

55. Какова равновесная концентрация угле- рода в аустените при переохлаждении ни- же А r ₁ на границе с цементитом? (больше, меньше, равна 0,8%).

56. Почему рядом с растущей пласти-

ной  цементита начинается образова-  А3

ние зародыша феррита и при каких А1

условиях это происходит?

57. В чем отличие перлита, образовав- шегося в равновесных условиях и из переохлажденного аустенита для стали 40?

58. Чем отличается по структуре и свойствам сталь, охлажденная по ре- жимам 1 и 2 (рис.11)?

 

 

Рис.10

b

а

1

2

Рис.11