Таблица 1.

Характеристики продуктов распада аустенита.

Структура	Твёрдость HRCэ	Температура превращения, °С
1. Перлит	20-25	720-650
2. Сорбит	25-30	650-600
3. Троостит	30-35	600-530
4. Бейнит (троостит игольчатый)	35-50	530-Мн*
5. Мартенсит	60-63	Мн-Мк

* Температуры М_н и М_к соответствуют температурам начала и конца превраще­ния аустенита в мартенсит.

Значения твердости продуктов распада переохлажденного аустенита эв­тектоидной стали и необходимые температуры переохлаждения для их получе­ния приведены в табл. 7.1.

Описание метода пробных закалок для построения диаграммы

изотермического распада аустенита

Сущность любого метода построения диаграмм изотермического распада аустенита заключается в том, что образцы стали нагревают до температуры, обеспечивающей получение структуры однородного устойчивого аустенита (выше критической точки А₃). После прогрева образцы быстро переносят в среду с заданной температурой ниже температуры А1 и выдерживают при этой температуре до полного распада переохлажденного аустенита на феррито- цементитную смесь. Полученные данные изображают в виде кинетических кривых в координатах «процент распавшегося аустенита - время», по которым определяют время начала и конца распада аустенита. По полученным для различных температур переохлаждения аустенита значениям времени начала и конца распада и строится диаграмма изотермического распада аустенита.

Для построения диаграммы изотермического распада аустенита методом пробных закалок образцы стали с заданным содержанием углерода нагревают до температуры выше критической температуры А₃, выдерживают до выравнивания температуры по сечению образца, а затем быстро переносят в печь с заданной температурой изотермической выдержки с целью пере­охлаждения аустенита. Как правило, это ванны с расплавленной селитрой, свинцом или солью типа NaNO₃, но можно применять и обычную электропечь, хотя поддержание заданной температуры в ней более затруднено.

В изотермической ванне каждый образец выдерживают определенное время, а затем быстро охлаждают (в воде). При быстром охлаждении аустенит, который за время выдержки еще не успел распасться на феррито-цементитную смесь, превращается в мартенсит. После охлаждения замеряют твердость каждого образца.

На основании полученных данных о твердости для каждой температуры выдержки строят графики изменения твердости в зависимости от времени выдержки. По перегибам на кривой зависимости находят время начала и конца распада аустенита на феррито-цементитную смесь для каждой температуры.

Сущность метода пробных закалок показана на рис.2.

Рис. 7.4. Диаграмма изотермического распада аустенита и кривые изменения твёрдости эвтектоидной стали

Рассмотрим определение времени начала и окончания распада аустенита на примере кривой изменения твердости эвтектоидной стали при температуре выдержки 700 °С.

Время полного распада аустенита на перлит равно отрезку кривой «ав».

Если время выдержки будет меньше отрезка «аб», то за это время еще не произойдет распада аустенита на перлит, и при последующем быстром охлаждении в воде аустенит переохладится до температур ниже температуры М_н и превратится в мартенсит. В соответствии с табл. 7.1 твердость такой структуры HRC = 60-63.

Если же время выдержки будет соответствовать времени между точками «б» и «в», то за это время только часть аустенита успеет превратиться в перлит, а оставшаяся часть его при быстром охлаждении превратится в мартенсит. Но так как твердость структуры перлита значительно меньше твердости мар­тенсита, то твердость образца будет уменьшаться. По мере увеличения времени выдержки все больше аустенита будет переходить в перлит и меньше превращаться в мартенсит при охлаждении. Следовательно, будет уменьшаться и твердость образца.

При выдержке образца в течение времени, соответствующего точке «в» на кривой, превращение аустенита в перлит полностью закончится, и дальше сколько бы ни выдерживали их при этой температуре и с какой бы скоростью ни охлаждали, структура их не изменится, следовательно, не изменится и твер­дость.

Для построения диаграммы изотермического распада аустенита в координатах «температура - время» необходимо полученные точки перегиба кривой изменения твердости, т.е. время начала и конца распада аустенита, перенести в масштабе на соответствующие данной температуре точки диаграммы.

Для построения диаграммы необходимо иметь данные по времени начала и конца распада аустенита, полученные как минимум для трех изотермических температур. Последовательно соединив все точки начала и конца распада аустенита между собой, на графике получают кривые, соответствующие времени начала и конца превращений аустенита при различных степенях переохлаждения. На диаграмму изотермического распада аустенита переносят критические точки А₁ и А₃ и точки М_н и М_к, которые для данной стали определяются по литературным данным.

Приборы, материалы и инструменты.

Для выполнения работы необходимо иметь: твердомер Роквелла; электрические печи; образцы стали У8 или стали с другим содержанием углерода (по указанию преподавателя) диаметром 10-16 мм и толщиной 5-10 мм; наждачную бумагу.