18 Критические точки диаграммы железо-углерод

Диаграмма состояния сплавов железа с углеродом, как физико-химическая основа металлургии железа, сталей и чугуна, построена на основе открытия Д.К. Черновым [1] критических точек, в которых при заданных температурах происходят структурные превращения, определяющие свойства металла. Научные открытия Д.К. Чернова являются теоретической базой современной парадигмы материаловедения стали, которая описывается С-тетраэдром Б.Ф. Ормонта: состав→структура→свойства→синтез [2].

Критические точки по своей природе Д.К.Чернов разделял на два класса – химические (точки типа «а») и физические (тип «б»). Точки типа «а» характеризуются постоянством температуры при изменении содержаний углерода, точки типа «б» зависят как от температуры, так и от углерода. Для доэвтектоидных сталей точка «а» – точка закалки при температуре ≥700°С и скоростью закалки 100-150°С/с, точка «б» – величина переменная и в зависимости от значения содержания углерода её температура изменяется от 700°С до 910°С, сохраняя структурно-аморфное состояние при медленном нагреве («твердая жидкость») и медленном охлаждении

19 Фазовые превращения железо-углерод

Превращения при нагреве ферритно-карбидной структуры в аустенит.Рост зерна аустенита. Влияние размера зерна на механические и технологические свойства стали. Влияние легирующих элементов на рост зерна аустенита. Методы определения размера зерна аустенита.Превращение переохлажденного аустенита в ферритно-цементитные структуры. Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита. Перлитное превращение. Механизм перлитного превращения. Влияние степени переохлаждения аустенита на строение и свойства перлита.Мартенсит, его строение и свойства. Мартенситное превращение и его особенности. Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение. Пластинчатый и реечный (массивный) мартенсит. Промежуточное (бейнитное) превращение. Строение и свойства продуктов промежуточного превращения аустенита. Влияние легирующих элементов на изотермический распад переохлажденного аустенита. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении. Критическая скорость охлаждения и факторы, влияющие на нее. Термокинетические диаграммы превращения переохлажденного аустенита. Превращения при нагреве закаленной на мартенсит стали (отпуск мартенсита). Влияние температуры, продолжительности нагрева и легирующих элементов на фазовые и структурные превращения мартенсита при отпуске. Влияние температуры отпуска на механические свойства стали. Обратимая и необратимая отпускная хрупкость.Старение стали.

21 Термическая обработка сталей

ТО- процесс теплового воздействия на сталь, с целью искусственного изменения ее структуры и и Св-в заданного направления. В основе ТО лежат фазовые превращения, происходящие при определенных тем-рах и обусловленные ими структурные изменения. Тем-ра при которой происходят превращения наз-ся критической тем-рой. PSK (727)- нижняя критическая тем-ра, GS-Ас3- верхняя критическая тем-ра, ES-Асм- верхняя критическая тем-ра.

Термическая обработка металлов разделяется на обработку черных металлов и цветных. Ниже пойдет речь конкретно об видах термической обработке стали. Также можете ознакомится с термической обработкой цветных металлов.

Обжигание — нагревание стального изделия до температуры 840—900 °С, выдержка при этой температуре не меньше 2 ч и охлаждение вместе с печью. Этот метод применяют при изготовлении из закаленного изделия другого или же когда предыдущий закал был неудачный и инструмент нужно снова закалить. Если закаливать необожженные детали, то в них могут возникнуть трещины, структура металла станет неоднородной, что резко ухудшает качество изделия. Мелкие детали отжигают, нагревая на массивных накаленных стальных штабах, с которыми их охлаждают. Иногда изделие нагревают ацетиленовой горелкой, которую постепенно отдаляют от изделия, чтобы изделие постепенно остыло.

Нормализация – это нагревание стальных изделий к соответствующей температуре и охлаждению на воздухе.

Закаливание – нагревание углеродных или некоторых легированных сталей к определенной температуре и быстрое ее охлаждение. В результате этого изменяется кристаллическая структура металла – он становится твердее и более антикоррозийным. Мало-углеродные стали с содержимым углерода до 0,3 % не закаливаются. В зависимости от марки сталь нагревают до определенной температуре. Так, стали У7, У7А нагревают до 770—790 °С; У8-У13А — до 760—780; Р9-Р18 К5-Ф2 – до 1235—1280 °С. При нагревании выше этой температуры сталь теряет свои свойства «Пережиг» — непоправимый брак. Это также касается отжига и отпускания. В небольших мастерских или в домашних условиях температуру определяют за цветом разжаривания (в затененном месте), которое приобретает изделие во время нагревания

Отпускание — нагревание деталей к определенной температуре, выдерживанию при этой температуре и быстрое охлаждение. Его применяют после охлаждения детали в процессе закаливания, чтобы уменьшить хрупкость и частично твердость. Есть три вида отпускания: низкое, среднее и высокое соответственно в интервале температур до 350 °С, 350—500 и 500—680 °С. Наиболее распространенное низкое отпускание. Нагревание до 170 °С только снимает внутренние напряжения, но не изменяет твердости стали. Температуру нагревания при отпускании определяют специальным термометром, а если его нет, то за цветами побежалости, т.е. цветами окислительной пленки, которая возникает на зачищенной поверхности изделия во время нагревания