Факторы, влияющие на положение С-кривых

На положение ДИПА оказывают влияние следующие факторы.

1. Содержание в стали углерода, растворенного в аустените

Увеличение содержания углерода до 0,8 % увеличивает устойчи- вость переохлажденного аустенита (С-кривые сдвигаются вправо). При повышении содержания углерода больше 0,8% С-кривая сдвигается об- ратно (устойчивость уменьшается). Таким образом, сталь У8 имеет мак- симальную устойчивость переохлажденного аустенита.

2. Содержание легирующих элементов, растворенных в аустените.

Все легирующие элементы, кроме кобальта (Co), увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита (С-кривая сдвигается вправо).

3. Негомогенность аустенита. Негомогенность понимается двояко:

- сохранение частиц второй фазы в аустените;

- если частицы растворились, но химический состав аустенита не успел выровняться.

Наличие участков с повышенным содержанием углерода в аустените или присутствием нерастворимых частиц второй фазы облегчает образо- вание зародышей, то есть уже имеются либо готовые, либо почти готовые центры кристаллизации, в результате время на превращение аустенита со- кращается и С-кривые сдвигаются влево.

4. Величина действительного зерна аустенита.

С ростом зерна аустенита из-за уменьшения протяженности границ понижается зернограничная энергия, следовательно, уменьшается и дви- жущая сила к превращению. Поэтому аустенит с крупным зерном более устойчив, чем с мелким, и С-кривые сдвигаются вправо.

5. Субструктура аустенита.

Характеризуется наличием различных дефектов кристаллического строения и их плотностью, с повышением которых возрастает искажен- ность решетки, напряженность, что в свою очередь приводит к увеличе- нию объемной энергии – движущая сила превращения возрастает – С- кривые сдвигаются влево.

Температура и время выдержки при нагреве влияют на положение С- кривых через все пять факторов.

 

Влияние химического состава на форму С-кривых

1. Содержание углерода влияет только на положение С-кривых, не меняя их форму.

2. Влияние легирующих элементов.

2.1. Некарбидообразующие элементы (Si, Al, Ni, Cu) и карбидообра- зующий Mn не меняют вид С-кривой, а лишь повышают устойчивость пе- реохлажденного аустенита, сдвигая С-кривую вправо (рис.16, а).

2.2. Карбидообразующие элементы (Cr, Mo, W и др.) вызывают на С- кривой два выступа, причем кривые в перлитной области сдвигаются сильнее, чем в бейнитной (рис.16, б). Легирующие элементы могут замед- лять перлитное превращение из-за образования специальных карбидов и необходимости диффузионного перераспределения в аустените легирую- щих элементов, атомы которых несравненно менее подвижны, чем атомы углерода. В бейнитном превращении сохраняется только диффузионная подвижность атомов углерода, а атомы железа и легирующих элементов

практически в диффузии не участвуют (С-кривая остается практически на том же уровне).

Часто между верхней и нижней частями С-кривых имеется область повышенной устойчивости переохлажденного аустенита.

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.