21. Диаграмма изотермического превращения аустенита.

К ривая начала превращения выражает время, когда превращения не наблюдалось, т.е. мы имеем переохлажденный Ау. Вторая кривая показывает время, необходимое для полного превращения Ау-П. 200° - температура бездиффузионного или мартенситного превращения. Это есть диаграмма изотермического распада аустенита (с – образные кривые). Чем круче наклон, тем выше скорость. С возрастанием скорости охлаждения ( V₃  V₂  V₁ ) снижается температура распада аустенита, что приводит к измельчению пластинок феррито-цементитной смеси. Строение и свойства продуктов распада аустенита зависит от температуры, при которой происходит превращение. При высоких скоростях, при малых степенях переохлаждения – грубый перлит (крупное зерно) – 350-550С. Более низкие скоростя, температура 550-650С – сорбит(отличаются степенью дисперсности, среднее зерно). Троостит – 650-700С (отличаются степенью дисперсности, мелкое зерно). Минимальная скорость, при которой Ау переохлаждается до температур мартенситного превращения н осит название критической скорости закалки.

При дальнейшем росте скорости охлаждения ( V₄ ) только часть аустенита может перейти в феррито-цементитную смесь ( троостит ); а оставшийся аустенит претерпевает бездиффузионное превращение в пересыщенный твердый раствор углерода в Fe_ , который называется мартенситом.

22. Мартенситное превращение и его особенности.

(Ау-М). Если переохладить Ау до таких температур, когда гамма-решетка, несмотря на наличие растворенного в ней углерода, становится неустойчивой, но скорость диффузии углерода мала, то произойдет превращение, связанное с перестроением крист. решетки без выделения углерода. Пересыщенный твердый раствор углерода в модификации альфа-железа с такой же концентрацией углерода носит название мартенсита. с/а>1 – степень тетрагональности. Чем больше содержание С в стали, тем больше степень тетрагональности. Мартенситное превращение сопровождается увеличением удельного объема, в результате этого в закаленной стали возникают большие внутренние напряжения. Особенности мартенситного превращения: 1). Превращение протекает в определенном интервале температур, который ограничен верхними и нижними мартенситными точками М и М . 2). Превращение протекает за счет появления новых кристаллов мартенсита, а не роста ранее образовавшихся. 3). Превращение происходит при условии непрерывного снижения температуры. 4). Превращение протекает не до конца. При фактическом окончании превращения остается некоторое количество остаточного Ау. С повышением содержания углерода температуры М_нач и М_кон понижаются. А для сталей, в которых содержание углерода >0,5% находится в области отрицательных температур.

23. Четвёртое основное превращение - превращение мартенсита при отпуске.

Отпуск – термическая обработка заключается в нагреве закалённой стали ниже точки Ас1, выдержке при задонной температуре с последующим охлаждением в воде или на воздухе.

Исходной является структура из тетрагонального мартенсита и аустенита. При превращении М объем будет уменьшаться, А – увеличиваться.

1). Первое превращение при отпуске (80 – 200^оС) - Превращение мартенсита в отпущенный мартенсит (с/а  1) – гетерогенная смесь твердого раствора «альфа»-железа и необособившихся частиц метастабильного карбида Fe2C.

2). Второе превращение (200-300 ^оС) - Происходит превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит (в результате диффузии углерода).

3). Третье превращение (300 - 400 ^оС) – дальнейшее выделение углерода из р-ра - нестабильный карбид Fe2C превратился в стабильный Fe3C (снятие внутренних напряжений и получение требуемых мех. свойств).

4). Происходит рост и укрупнение зерен феррита и цементита (коагуляция и сфероидизация).

- тростит 350-550С

М – сорбит 550-650С

- перлит 650-700С

ещё цементит может быть в виде пластин.

При отпуске происходит несколько процессов. Основной — распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того, распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превра­щение и коагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристалли­ческого строения -твердого раствора и остаточные напряжения.

24. Виды термообработки. Отжиг сталей. Существует несколько разновидностей отжига, из них для кон­струкционных сталей наибольшее при­менение находит перекристаллиза­ционный отжиг, а для инструмен­тальных сталей - сфероидизирующий отжиг. Характерный структурный дефект стальных отливок - крупнозернистость. При ускоренном охлаждении крупно­зернистого аустенита создаются усло­вия для образования видманштеттовой структуры. При ее образовании выполняется принцип размерного и струк­турного соответствия, в результате чего кристаллы доэвтектоидного феррита ориентированно прорастают относи­тельно кристаллической решетки аустенита и имеют форму пластин.

Нормализация сталей. Нормализации, так же как и перекристаллизационному отжигу, чаще всего подвергают кон­струкционные стали после горячей обработки давлением и фасонного литья. Нормализация отличается от от­жига в основном условиями охлажде­ния; после нагрева до температуры на 50-70 °С выше температуры Ас3 сталь охлаждают на спокойном воздухе. Нормализация - более экономичная термическая операция, чем отжиг, так как меньше времени затрачивается на охлаждение стали. Кроме того, норма­лизация, обеспечивая полную перекри­сталлизацию структуры, приводит к по­лучению более высокой прочности ста­ли, так как при ускорении охлаждения распад аустенита происходит при более низких температурах. После нормализации углеродистых и низколегированных сталей, так же как и после отжига, образуется ферритно-перлитная структура, однако имеются и существенные структурные отличия. При ускоренном охлаждении, характерном для нормализации, доэвтектоидный феррит при прохождении температурно­го интервала Аr3 – Аr1 выделяется на границах зерен аустенита; поэтому кри­сталлы феррита образуют сплошные или разорванные оболочки вокруг зерен аустенита — ферритную сетку.

Закалка сталей. В большинстве слу­чаев при закалке желательно получить структуру наивысшей твердости, т. е. мартенсит, при последующем отпуске которого можно понизить твердость и повысить пластичность стали. При равной твердости структуры, полу­ченные

В зависимости от температуры нагре­ва закалку называют полной и непол­ной. При полной закалке сталь перево­дят в однофазное аустенитное состоя­ние, т. е. нагревают выше критических температур. Доэвтектоидные стали, как правило, подвергают полной закалке, при этом оптимальной температурой нагрева является температура Ас3 + (30— 50 С). Такая температура обеспечивает получе­ние при нагреве мелкозернистого аусте­нита и, соответственно, после охлаж­дения - мелкокристаллического мартен­сита. Недогрев до температуры Ас3, приводит к сохранению в структуре кристаллов доэвтектоидного феррита, что при некотором уменьшении прочно­сти обеспечивает повышенную пластич­ность закаленной стали. ^/Заэвтектоидные стали подвергают не­полной закалке. Оптимальная темпера­тура нагрева углеродистых и низколеги­рованных сталей- температура Ас1 + (30-50°С). После закалки заэвтсктоидная сталь приобретает структуру, состоящую из мартенсита и цементита

Отпуск закаленных сталей. Нагрев за­каленных сталей до температур, не пре­вышающих А1, называют отпуском. В результате закалки чаще всего по­лучают структуру мартенсита с неко­торым количеством остаточного аусте­нита, иногда-структуру сорбита, тростита или бейнита. Рассмотрим измене­ния структуры мартенситно-аустенитной стали при отпуске.

При отпуске происходит несколько процессов. Основной — распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того, распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превра­щение и коагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристалли­ческого строения -твердого раствора и остаточные напряжения.

Фазовые превращения при отпуске принято разделять на три пре­вращения в зависимости от изменения удельного объема стали. Распад мартенсита и карбидное превращение вызывают уменьшение объема, а распад аустенита — его увеличение.

25.Отжиг и его виды. Нагрев выше Ас3 или Ас1, выдержка, охл.с печью. Медленное охлаждение стали при отжиге способствует протеканию равновесных фазовых превращений и образованию перлита в эвтектоидной стали, перлита с избыточным ферритом или цементитом в доэвтектоидной и заэвтектоидной стали соответственно. После отжига стали характеризуются высокой пластичностью, но пониженной прочностью и твердостью. Главная задача – подготовка стали к равновесному состоянию, избавиться от последствий пластической деформации. (Снижение НВ перед обработкой Ме резанием). Различают:

Отжиг 1-го рода: – не связ.с фазовыми превращениями. Рекристаллизационнй (низкий) – нагрев выше т-ры рекристаллизации (t < АС1) для повышения скорости дифф.проц-а (прим. для устранения наклепа холоднокатаных листов, снятие внутр. напряжений). Диффузионный отжиг (температура 1000-1100С) – происх.выравнивание состава в пределах каждого зерна (при выдержке) и выравнивание дендритной структуры (при охлаждении). Происх.выравнивание содержания углерода в стали (уменьшение ликвации) – (прим. для литой структуры и в осн.легир. стали ). После применяют полный отжиг ( для измельчения зерна Ф и П составляющей так как при высоких температурах зерно аустенита увеличивается).

Отжиг 2-го рода: связан с фазовыми превращениями в твердом состоянии. Включает

1. Полный отжиг – (для доэвтектоидных) - нагрев выше АС3 с охлаждением в печи (более мелкое зерно)

2. Неполный отжиг - (для заэвтектоидных) - нагрев выше АС1 – для фазовой перекристаллизации перлитной составляющей, для получения мелкого зерна перлита.

1 – полный

2 – неполный

3 – низкий

4 – диффузионный