15. Перегрев и пережог стали, их влияние на механические свойства стали.
Рост зерна при нагреве происходит в тем большей степени, т. е. зерна тем более укрупняются, чем выше температура и больше время выдержки. Получение крупного зерна в связи с высокой температурой нагрева называют перегревом металла.
В сталях рост зерна аустенита начинается по существу с момента перехода за точку Ас3, но сначала этот рост мало заметен и становится явным лишь при нагреве на несколько десятков градусов выше указанных точек. Как начало заметного роста зерна, так и скорость самого роста с температурой зависят от качества (сорта) стали и, в частности, от содержания в ней углерода.
Перегретая сталь имеет крупное зерно, которое наблюдается в ней обычно в сочетании с видманштеттовой структурой. Имея крупное зерно, перегретая сталь будет обнаруживать пониженные механические свойства (главным образом, низкую ударную вязкость). Перегрев металла - порок (дефект), который может бить исправлен надлежащей обработкой (размельчающим отжигом, ковкой и т. п.), и, следовательно, перегрев не столь опасен, если изделие позволяет произвести обработку.
П
ережог
металла. Наблюдается при таких высоких
нагревах сплава, когда последний близок
к точке начала плавления. В этом случае
по границам зерен сплава начинается
оплавление основной фазы и возможных
примесей (эвтектик) и проникновение к
ним кислорода (из воздуха), дающего с
металлом и примесями неметаллические
(окисные) включения или оболочки,
разобщающие связь между зернами и этим
сильно снижающие прочность и пластичность
металла.
При сильном пережоге такие неметаллические пленки вокруг зерен можно видеть на полированном шлифе даже без травления. Такие пленки уже нельзя удалить из металла термической обработкой, и пережженный металл становится непоправимым браком, годным лишь в переплавку.
Хотя пережог должен получаться при достижении линии солидуса, однако в практике никогда не рекомендуется доходить вплотную до линии солидуса при нагреве. В целях предосторожности максимальным допустимым нагревом для сталей считается температура примерно на 100-200° ниже линии солидуса.
16. Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита (с-образные кривые). Критическая скорость закалки стали.
Изотермическое превращение аустенита - это превращение переохлаждённого аустенита при постоянной температуре.
Превращение аустенита в перлит заключается в распаде аустенита - твёрдого раствора углерода в γжелезе, на почти чистое α-железо и цементит.
Реакция изотермического превращения аустенита: Feγ(C) → Feα + Fe3C (Цементит)
При температуре равновесия A1 превращение аустенита в перлит невозможно, так как при этой температуре свободные энергии исходного аустенита и конечного перлита равны. Превращение может начаться лишь при некотором переохлаждении.
На рисунке показано время превращения аустенита в перлит в зависимости от степени переохлаждения, т.е. превращение переохлаждённого аустенита при постоянной температуре. Поэтому такие диаграммы обычно называют диаграммами изотермического превращения аустенита. Кривые на диаграмме изотермического превращения аустенита имеют вид буквы С, поэтому их часто называют С-образными или просто С-кривыми. Горизонтальная линия M показывает температуру начала бездиффузного мартенситного превращения. Свойства и строение продуктов превращения аустенита зависят от температуры, при которой происходил процесс его распада.
Минимальная скорость охлаждения, достаточная для предотвращения распада аустенита, носит название критической скорости З. стали.
Скорость закалки (vK) - Это такая наименьшая из скоростей охлаждения, при которой в закаливаемой стали образуется только мартенсит (без троостита), предотвращая диффузионный распад, т. е. происходит лишь одно мартенситное превращение.