Механізм основних перетворень

 

1. Перетворення перліту в аустеніт

 

Перетворення засноване на дифузії вуглецю, супроводжується поліморфним перетворенням , а так само розчиненням цементиту в аустеніті.

Для дослідження процесів будують діаграми ізотермічного утворення аустеніту. Для цього зразки нагрівають до температури вище /і витримують, фіксуючи початок і кінець перетворення.

Діаграма ізотермічного утворення аустеніту: 1 - початок утворення аустеніту; 2 - кінець перетворення перліту в аустеніт; 3 - повне розчинення цементиту.

 

Зі збільшенням перегріву й швидкості нагрівання тривалість перетворення скорочується.

Механізм перетворення представлений на мал.

Механізм перетворення перліту в аустеніт.

 

Перетворення починаються із зародження центрів аустенітних зерен на поверхні роздягнув ферит - цементит, кристалічна решітка перебудовується в решітку.

Час перетворення залежить від температури, тому що зі збільшенням ступеня перегріву зменшується розмір критичного зародка аустеніту, збільшуються швидкість виникнення зародків і швидкість їхнього росту

зерна, Що Утворяться, аустеніту мають спочатку таку ж концентрацію вуглецю, як і ферит. Потім в аустеніті починає розчинятися друга фаза перліту - цементит, отже, концентрація вуглецю збільшується. Перетворення в іде швидше. Після того, як весь цементит розчиниться, аустеніт неоднорідний по хімічному складі: там, де перебували пластинки цементиту концентрація вуглецю більше висока. Для завершення процесу перерозподілу вуглецю в аустеніті потрібен додаткове нагрівання або витримка.

Величина зерна, що утворилося, аустеніту робить вплив на властивості стали.

Р іст зерна аустеніту. зерна, Що Утворяться, аустеніту виходять дрібними (початкове зерно). При підвищенні температури або витримці відбувається ріст зерна аустеніту. Рушійної силоміць росту є різниця вільних енергій дрібнозернистої (більша енергія) і грубозернистої (мала енергія) структури аустеніту.

Стали розрізняють по схильності до росту зерна аустеніту. Якщо зерно аустеніту починає швидко рости навіть при незначному нагріванні вище температури/, то сталь спадково грубозерниста. Якщо зерно росте тільки при великому перегріві, то сталь спадково дрібнозерниста.

Схильність до росту аустенітного зерна є плавильною характеристикою. Стали однієї марки, але різних плавок можуть різнитися, тому що містять неоднакова кількість неметалічних включень, які утрудняють ріст аустенітного зерна.

Ванадій, титан, молібден, вольфрам, алюміній - зменшують схильність до росту зерна аустеніту, а марганець і фосфор - збільшують неї.

Заевтектоїдні стали менш схильні до росту зерна.

При наступному охолодженні зерна аустеніту не подрібнюються. Це варто враховувати при призначенні режимів термічної обробки, тому що від розміру зерна залежать механічні властивості. Крупне зерно знижує опір відриву, ударну в'язкість, підвищує поріг хладоломкости.

Розрізняють величину зерна спадкоємного й дійсного.

Для визначення величини спадкоємного зерна, зразки нагрівають до 930^o С и потім визначають розмір зерна.

Дійсна величина зерна - розмір зерна при звичайних температурах. отриманий після тієї або іншої термічної обробки.

Неправильний режим нагрівання може привести або до перегріву, або до перевитрати стали.

Перегрів. Нагрівання доевтектоїидній стали значно вище температури /приводить до інтенсивного зростання зерна аустеніту. При охолодженні ферит виділяється у вигляді пластинчастих або голчастих кристалів. Така структура називається відманштетова структура й характеризується зниженими механічними властивостями. Перегрів можна виправити повторним нагріванням до оптимальних температур з наступним повільним охолодженням.

Перевитрата має місце, коли температура нагрівання наближається до температури плавлення. При цьому спостерігається окислювання границь зерен, що різко знижує міцність сталі. Злам такої сталі камневидний. Перевитрата - непоправний шлюб.

 2. Перетворення аустеніту в перліт при повільному охолодженні.

 

Перетворення пов'язане з дифузією вуглецю, супроводжується поліморфним перетворенням, виділенням вуглецю з аустеніту у вигляді цементиту, розростанням цементиту, що утворився.

Залежно від ступеня переохолодження розрізняють три області перетворення. Спочатку, зі збільшенням переохолодження швидкість перетворення зростає, а потім убуває. При температурі 727 ^oС і нижче 200^o Зі швидкість дорівнює нулю. При температурі 200^o З дорівнює нулю швидкість дифузії вуглецю.