Влияние скорости охлаждения на формирование структуры

ДИПА построены при постоянных температурах переохлаждения, т.е. в изотермических условиях, но на неё можно наложить кривые охла- ждения с разной скоростью (v ₁, v ₂, v ₃ и т.д.) и использовать для анализа превращений при непрерывном

охлаждении (рис.13).

Из рис. 13 видно, что пре- вращение при непрерывном охлаждении происходит в ин- тервале температур. Для каж- дой скорости охлаждения име- ется температура начала (t ^н) и конца превращения (t ^к) Чем больше скорость охлаждения (v ₄> v ₃> v ₂> v ₁), тем в область бо- лее низких температур сдвига- ется превращение, т. е. дости- гаются все большие степени переохлаждения.

С увеличением скорости охлаждения в перлитной обла-

t,°С

 

• • •

•

•

v 1

•

v 2

v 3

v 4

v 5

v кр

v 6

ln t

А₁

 

~550

 

М_н М_к

 

 

Рис. 13. Схематическое изображение ДИПА с нанесенными на нее различными скоростя- ми охлаждения:

v ₁ – охлаждение с печью, v ₂ – на воздухе, v ₃ – в струе воздуха, v ₄ – в водном растворе со-

сти (v ₁, v ₂, v ₃) увеличивается дисперсность структуры: при v ₁ – образуется грубопластинчатый перлит, v ₂ – сорбит, v ₃ – троостит.

При v > v _кр (v ₄, v ₅) перлитный распад аустенита подавляется, аустенит переохлаждается до точки М_н и превращается в мартенсит. Как было от- мечено выше, мартенситное превращение не идет до конца, поэтому в структуре сталей после таких скоростей охлаждения наряду с мартенси- том будет присутствовать А_ост. Минимальная скорость охлаждения v _кр, при которой подавляется распад аустенита и образуется структура мар- тенсит, называется критической скоростью закалки, она является каса- тельной к «носу» С-кривой.

При скорости охлаждения несколько меньшей v _кр (v ₆) превращение начинается в перлитной области и продолжается в бейнитной, где оно не заканчивается – при этом сохраняется некоторое количество аустенита непревращенного, который при дальнейшем охлаждении ниже точки М_н переходит в мартенсит. Структура после такого охлаждения – Т+Б+М+А_ост.

Для определения структуры в каждой точке кривой охлаждения необходимо:

1) установить, линии и области каких превращений пересекает кри- вая скорости охлаждения, записывая продукты распада аустенита, обра- зующиеся при этих превращениях, в порядке их выделения;

2) учитывать, что все образующиеся на С-кривой структурные со- ставляющие являются продуктами распада аустенита, и если аустенит за- кончился, то какие бы линии превращения дальше кривая охлаждения не пересекала, образование продуктов превращения не последует.

Рассмотрим, какие структуры образуются в точках 1 - 10 на кривых охлаждения I, II (рис.14).

t,°С

А₃ А₁

 

~550

 

М_н

М_к 0

 

1 •

• 1

••2

2 a • 3 4

•3   b • • 5

4 •

• 6 5 • 6 •  7 •

7 8

•

•

8 •

9

•

10

•

9 • 10 •

ln t

II     I

Кривая охлаждения I

Точка 1 находится в об- ласти гомогенного и стабиль- ного аустенита, следователь- но, аустенит (А)-стабильный, гомогеннный.

Точка 2 также лежит в аустенитной области, но ниже линии А₁, следовательно, до- стигнута уже некоторая сте- пень переохлаждения, однако

Рис.14. Пример определения структуры в разных точках кривой охлаждения на ДИПА

превращение еще не началось

– идут лишь подготовитель- ные процессы перераспреде-

ления углерода. Структура в данной точке – А негомогенный, нестабильный.

Точка 3 находится за линией начала выделения избыточной фазы (gb) – в данном случае феррита (так как на С-кривой присутствует линия А₃, а не A _cm, М_к также находится выше 0°С). Выделение феррита началось, но еще не закончилось, так как линия скорости охлаждения не пересекла линию конца превращения, следовательно, структура в данной точке Ф+А непревращенный.

Точка 4 находится уже в области перлитного превращения, структу- ра в данной точке состоит из ранее выделившегося на отрезке аb Ф, начавшегося выделятся П и А непревращенного (перлитное превращение началось, но еще не закончилось – линия конца превращения не пересече- на).

Структура в точке 5 аналогична структуре в точке 4, а именно Ф+П+А непревращенный. Отличие заключается лишь в количестве П - в точке 5 его больше.

Точка 6 лежит уже за линией конца превращения А®П, соответ- ственно структура в ней состоит из Ф+П (А непревращенный отсутствует, так как превращение завершилось и он весь перешел в перлит).

В точках 7, 8, 9, 10 структура однотипна и соответствует структуре в точке 6 – состоит из Ф+П. Несмотря на то, что точки 7-10 находятся на участке кривой охлаждения, проходящем через линии мартенситного и бейнитного превращений, образование продуктов этих превращений не последует, так как им не из чего выделяться – ранее весь аустенит превра- тился в перлит.

Аналогичным образом, определяются структуры в точках 1-10 на

кривой охлаждения II:

1 – А стабильный, гомогенный;

2 – А метастабильный, негомогенный;

3 – Ф+А непревращенный;

4 – Ф+П+А непревращенный;

5 – Ф+П+Б+А непревращенный;

6 – Ф+П+Б+А непревращенный (отличается от структуры в точке 5 бόль- шим количеством Б);

7 – Ф+П+Б+М+А непревращенный;

8 – Ф+П+Б+М+А непревращенный (отличается от структуры в точке 7

бόльшим количеством М);

9 – Ф+П+Б+М+А остаточный;

10 – Ф+П+Б+М+А остаточный.