Превращения в стали при нагреве.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Превращения в стали при нагреве.



При нагреве эвтектоидной стали с исходной структурой перлит (смесь ферри­та и цементита) выше критической точки А  происходит образованием аустенита. Превращение перлита в аустенит в точном соответствии с диаграммой железо - углерод происходит лишь при очень медленном нагреве. В реальных условиях нагрева при тер­мообработке превращение перлита в аустенит запаздывает, и име­ет место перегрев. Скорость превращения зависит от степени пере­грева. Чем выше температура, тем больше степень перегрева и тем быстрее идет превращение.

При достаточно высокой температуре из-за большой подвиж­ности атомов превращение протекает практически мгновенно, по­этому кривые начала и конца превращения сливаются и попадают на ось ординат. При очень малом перегреве над А  превращение протекает очень медленно. В этом случае кривые начала и конца превращения также сливаются и асимптотически приближаются к линии А1. Совпадение кривых начала и конца превращения в од­ной точке соответствует равновесному превращению по диаграмме железо - углерод. Кинетика фазовых превращений определяется двумя параметрами — скоростью зарождения центров превращения (за­родыши аустенита) и линейной скоростью роста из этих центров (зерна аустенита)

Зародыши новой фазы - аустенита - образуются на межфаз­ных поверхностях раздела феррита и цементита. Переход перлита в аустенит состоит из двух элементарных процессов: полиморфного превращения Fe  -> Fe  и растворения в -железе угле­рода цементита. Растворение цементита запаздывает по сравнению с полиморф­ным превращением. (Рис.9.3.)

Поэтому после превращения феррита в аустенит не­обходимо дополнительное время для устранения неоднородности аустенита - период гомогениза­ции аустенита.Скорость образования аустенита зависит от разности свобод­ных энергий аустенита и перлита и скорости диффузии атомов углерода, необходимых для образования гомогенного аустенита.

В доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях образование ау­стенита при нагреве протекает по другой схеме. В доэвтектоидных сталях выше a1 структура состоит из аусте­нита и феррита, а в заэвтектоидных - из аустенита и цементита. По мере нагрева до Ас3сm) происходит постепенное растворение свободного феррита или цементита в аустените. Однофазную струк­туру аустенита доэвтектоидные и заэвтектоидные стали приобре­тают только после нагрева вышеАc3 Асm) соответственно. С увеличением дисперсности исходной структуры время окончания всех этапов аустенизации уменьшается.

Размер аустенитного зерна - важнейшая структурная харак­теристика нагретой стали. От размера зерна аустенита зависит поведение стали в различных процессах термической, термомеханической обра­ботки и механические свойства изделия. Особенно чувствительна к размеру аустенитного зерна ударная вязкость, которая заметно падает с укрупнением зерна. Ударная вязкость мелкозернистой стали может в несколько раз превышать ударную вязкость крупнозернистой стали той же марки, при одинаковой твердости обеих.

На сильно развитой ферритно-цементитной поверхности раздела стали (дисперсная исходная структура) при нагреве выше Аc1 (Ac3, Аcm) образуется большое число цен­тров превращения - зародышей аустенита, и к концу превращения аустенитные зерна получаются мелкими.

Эти зерна называются на­чальными зернами. При дальнейшем нагреве эти зерна аустенита растут, причем разные стали характеризуются различной склон­ностью к росту зерна. По склонности к росту зерна аустенита при нагреве различают наследственно мелкозернистые и наследст­венно крупнозернистые стали. В наследственно крупнозерни­стых сталях размер зерен быстро увеличивается даже при не­большом перегреве выше Ac1 (Ac3, Acm), а в наследственно мелко­зернистых сталях даже при значительном перегреве ( от 950-1100°С )сохраняется относительно мелкое зерно (рис. 9.2). Склонность к росту зерна стали при нагревании зависит, не только состава стали по основным компонентам, но и от металлургического качества, технологии производства.Увеличение концентрации углерода в гамма- растворе способствует росту зерна. Повышение содержания углерода сверх предельной концентрации (линия ЕS диаграммы Fe- Fe C) затрудняет рост аустенитгого зерна из-за тормозящего действия частиц цементита. Почти все легирую­щие элементы (за исключением марганца) тормозят рост аустенитного зерна. Наиболее сильно тормозят рост аустенитного зерна карбидообразующие элементы V, Ti, A1 и Zr , а также W, Мо и Сr, слабо действуют Ni и Si. Основной причиной такого действия ле­гирующих элементов считается образование труднорастворимых в аустените кардов, нитридов и оксидов, которые являются барьерами для растущего зерна.

Разные плавки стали одной марки могут сильно отличаться по склонности к росту зерна так как они содержат разное количество мельчайших  тугоплавких примесей карбидов, оксидов, сульфидов и нитридов, затрудняющих рост зерна. Для определения склонности стали к росту зерна используется стандартная методика, которая заключается в окислительном нагреве шли­фа в течение 3 ч при 930 °С. Границы зерен аустенита выявляются сеткой оксидов.

От склонности к росту зерна зависит технологический процесс горячей деформации и термообработки. Наследственно мелкозер­нистые стали имеют больший интервал закалочных температур; их прокатка и ковка могут начинаться при более высоких темпе­ратурах.

При нагреве до достаточно высокой температуры - на 100-150 °С выше Ac1 (Ac3, Acm) - наследственно мелкозернистая сталь мо­жет иметь даже более крупное зерно аустенита, чем наследственно крупнозернистая сталь имеет при нагреве до 930 °С. (рис. 9.3.) Поэтому вве­дено понятие размер действительного зерна - величина зерна при комнатной температуре, полученная в результате конкретной термообработки. Размер действительного зерна обычно тем больше, чем больше размер исходного зерна аустенита (рис. 9.3.). Механические свойства сталей определяются действительным зерном.

Нагрев стали до температур значительно выше Ac3 приводит к перегреву металла, вследствие чего образуется крупное действи­тельное зерно. Перегрев может быть исправлен повторным нагре­вом до более низкой температуры. Если нагрев проводится при температуре выше температуры перегрева и металл длительное время находится при этой температуре в окислительной атмосфе­ре печи, то может возникнуть трудно исправимый дефект - пережог стали. Он сопровождается окислением и частичным оплавлением границ зерен и характеризуется камневидным изломом.

Величина действительного зерна стали оказывает наибольшее влияние на ударную вязкость, особенно при низких температурах. Величину зерна определяют по ГОСТ 5639-82 сравнением микроструктуры стали при увеличении в 100 раз с эталонными шкалами .

Размер зерна оценивается баллами. Балл зерна прямо пропор­ционален числу зерен, помещающихся на 1 мм2 шлифа, и обратно пропорционален среднему диаметру зерна. Условно принято счи­тать, что стали с размером зерна от 1- до 5-го балла относятся к крупнозернистым сталям, а с более высоким баллом зерна (от 6 до 10) - к мелкозернистым.



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.55.22 (0.011 с.)