Первичная и собирательная рекристаллизация

Рекристаллизация – образование новой структуры из равноосных зёрен вместо вытянутых зёрен при дальнейшем повышении температуры. Стадии рекристаллизации: первичная, собирательная и вторичная. Температура начала рекристаллизации (Тнр) – температура при которой появляются первые равноосные зёрна. Тнр=αТпл, α – коэф. зависящий от состава сплава.

Первичная (0,3…0,4Тпл) – начинается образование зародышей равноосных зёрен при Тнр. При ↑Т количество зёрен↑, а размер их почти не увеличивается, т.к. скорость зарождения>скорости роста. ↓характеристики прочности (HRC и δв) и ↑характеристики пластичности.

Собирательная - рост рекристаллизованных зёрен при ↑Т. Поглащаются мелкие зёрна более крупными.

 

Вторичная - может происходить если в структуре получается разнозернистость (кроме маленьких зёрен образуются несколько очень крупных). Неблагоприятна для механических свойств.

Чем меньше зерно, тем больше прочность и пластичность.

Размер рекристаллизационного зерна зависит от:

температуры рекристаллизации, продолжительности рекристализационного отжига, степени предварительной пластической деформации.

 

εкр (3-15%l0) – минимальная степень деформации, выше которой при нагреве возможны рекристализационные процессы. εкр↓, чем ↑температура рекристализационного отжига

2.особенности превращения аустенита в перлит и бейнит.

Перлитное превращение(происх при темпер от А1 до температуры мин устойчивости А=500°С) заключается в распаде А на Ф-Ц смесь: А_0,8%С=Ф_0,02%С+ Ц_6,67%С Образуется пластинчатая структура с чередованием Ф и Ц.Ч ем больше степень переохлаждения, тем меньше величина межпластинчатого расстояния- степень дисперсности. По степени дисп различают продукты превращения: перлит, сорбит и троостит.Они отлич-ся по мех св-м. Троостит самый твердый и прочный, но не пластичный. Особенность- влияние легирующих элементов: ЛЭ, нах-ся в твердом состоянии увеличивают устойчивость аустенита- С-кривая сдвигаеся вправо.

 

В интервале температур промежуточного превращения от 500°C до Мн- линии начала мартенситного превращения аустенит распадается с образованием структуры бейнита. Механизм: частично диффузионный, частично сдвиговый. Бейнит- Ф-Ц смесь, в кот феррит, несколько пересыщенный углеродом, образуется по мартенситному механизму(А_0,8%=Ф_{0,02%<х<0,8%}+Ц. В углеродистых сталях структуру Б можно получить только при изотермической выдержке. Бейнитное пр-е не идет до конца. Продукты превращения: верхний бейнит(350<t<500°C, перистое строение), нижний бейнит(Mн<t<350°C, игольчатое строение). У НБ высокая твердость и прочность, дост высокая вязкость и пластичность. Бейнит в легир сталях можно получит при непрерывном охл-ии.

3.Закалка стали. Назначение процесса. Получаемая структура и св-ва. Способы закалки. Дост-ва и недостатки каждого из них. Заключается в нагреве доэвт-ных сталей на 30-50С выше Ас3, заэв-ных на 20-30С выше Ас1,выдерже и послед охл-и со скоростью выше критической. Цель: получение структуры мартенстита. Закалка не явл-ся окончательной операцией, чтобы уменьшить хрупкость и напряжение, получить требуемые мех-кие сво-ва, сталь после закалки подвергают отпуску Выбор температур нагрева под закалку 1) Доэв-ные стали: а) нагрев на 30-50С выше Ас3.Структура: М+Аост. Сталь с исходной структурой П+Ф при нагреве приобретает аустенитную структуру, кот при дальнейшем со скоростью выше критической превращается в М. В сталях, содер выше 0,4-0,5%С, и имеющим мартенситную точку Мк ниже 20С,присутсвует Аост.Эта тем-ра нагрева явл-ся оптимальной. б) нагрев в интервале Ас1…Ас3(неполная з-ка) структура: М+Ф снижается твердость и прочность в) нагрев значительно выше Ас3(перегрев) структура:Мкрупноигольчатый При перегревеобразуется А с крупным зерномэд кот при охл-и переходит в М крупоигол с низкой ударной вязкостью. Перегрев явл-ся дефектом термической обработки

2) Заэв-ные стали: а) нагрев несколько выше Ас1 структура: М+Ц2+Аост оптимальная тем-ра, не приводит к росту зерна А и увеличению Аост, Ц повышает твердость. Выделения цементита в виде сетки по границам зерен недопустимы,т.к сталь будет хрупкой, поэтому перед закалкой заэв-ные стали подвергаются отжигу на П зерн или нормализации. б) нагрев выше Асm структура: М+А ост(до 40%) полная переристаллизация при нагреве приводит к росту зерна А, увелич Аост, снижается прочтость стали и сопротивление хрупкому разрушению.Способы закалок: непрерывная з-ка – недостаток- в области тем-р мартенситного превращения скорость охл-я велика, возникают большие внутренние напряжения при переходе А в М, что приводит к возникновению трещин. Прерывистая з-ка изделие быстро охл-ют в воде до тем-ры выше т. Мн,затем переносят в масло или воздух, в кот оно охл-ся до комнатной тем-ры, уменьшаются внутр напряжения, «-» - трудность установления момента переноса изделия из одной среды в другую. Ступенчатая з-ка после нагрева деталь переносят в среду с тем-рой выше т. Мн, выдерживают в ней ограниченное время, послед охл-е проводят на воздухе, достигается выранивание тем-р,уменьшаются фазовые наряжения и склонность к образованию трущин. Применение ограничивается размерами деталей. Изотермическая з-ка – проводится так же как и ступенчатая, предусматривается более длительная выдержка выше т Мн дря распада А с образованием НБ.

4.Выберите сталь и термическую обработку для шарика подшипника d=8÷10мм.

ШХ6 с содержанием 1%С и 0,6%Cr. Структура- перлит мелкозернистый. Обработка: закалка в масле и низкий отпуск= М (мелкоигольчатый) + карбиды- обеспечивается высокая твердость и прочность.

№11

Диаграмма

Сплавы железа с углеродом в диапазоне концетраций от 0 до 6.67% подразделяют на три группы:технич железо(C<0/02%, структура ф или Ф+ЦIII)(а);стали 0.02<C%<2.14(в структуре П);чугуны 2.14<C%<6.67(в структ Л).По структуре в равновес состоянии различ.: доэвтектоид стали(0.02<C%<0.8,П+Ф)(б,в); эвтектоидн(С=0.8%Ппластин)(г); заэвтектоидн (0.08<C%<2.14, П+ЦII) (д)

Чугуны,имеющ в своей структуре эвтектику ледебурит назыв белыми и дел: доэвтектич(2.14<C%<4.3, Л+П+ЦII)(ж); эвтектич(С=4.3%. ледебурит)(з); заэвтектическими (4.3<C%<6.67, Л+ЦI)(и)

Фазы:-Ж;Ф(феррит) = FeαC (Cmax – 0.025%);А(аустенит) = FeγC (Cmax – 2.14%);Ц(цементит) – Fe3C (Cmax – 6.67%); Г(графит)

Феррит – твёрдый раствор углерода в α-железе, ОЦК. Аустенит – твёрдый раствор углерода в γ-железе, ГЦК. Цементит – химическое соединение железа с углеродом – карбид железа Fe3C.Графит образуется в высокоуглеродистых сплавах при метастабильном равновесии.(Если охлаждение(нагрев) происходит медленно, но с реальными скоростями).Углерод содержится в стали в виде цементита, который представляет собой твердые и хрупкие частицы. С увел С повыш твердость, пределы прочности и текучести(в доэвтектоидн сталях),но умен относит удлинение, отн сужение и ударная вязкость. В заэвтектоидн пределы прочности и текучести сниж из-за образ хрупкой цементитной сетки. (рис) Увелич углерода способствует переходу стали в хладноломкое состояние.Примеси: полезные-кремний(до0.4%), марганец(0.8%).Кремний повыш плотность слитка и текучесть; марганец-повыш прочн, умен красноломкость, вызванную серой. Вредные: Сера-способствует появл красноломкости(хрупкость при горяч обработке давлением). Фосфор-упрочняет, но умен пластичность и вязкость, повыш порог хладноломкости. Азот, кислород-понижают предел выносливости и вязкость, повыш порог хладноломкости. Водород-вызывает охрупчивание.