4. Перетворення мартенситу в перліт.

 

Має місце при нагріванні загартованих сталей. Перетворення пов'язане з дифузією вуглецю.

Мартенсит загартування нерівновага структура, що зберігається при низьких температурах. Для одержання рівноважної структури виробу піддають відпустці.

При нагріванні загартованої сталі відбуваються наступні процеси.

При нагріванні до 200^oС відбувається перерозподіл вуглецю в мартенситі. Утворяться пластинки – карбідів товщиною кілька атомних діаметрів. На утворення карбідів вуглець витрачається тільки з ділянок мартенситу, що оточують кристали карбідів, що виділилися. Концентрація вуглецю на цих ділянках різко падає, тоді як вилучені ділянки зберігають концентрацію вуглецю. У сталі присутні карбіди й два - твердих розчини мартенситу (з високою й низькою концентрацією вуглецю. Такий тип розпаду мартенситу називається переривчастим. Швидкість дифузії мала, карбіди не збільшуються, розпад мартенситу супроводжується зародженням нових карбідних часток. У такий спосіб маємо структуру з нерівномірним розподілом вуглецю – це мартенсит відпустки. При цьому трохи знижується тетрагональність решітки.

При нагріванні до 300^oС іде ріст карбідів, що утворилися. Карбіди виділяються з мартенситу й він збіднюється вуглецем. Дифузія вуглецю збільшується й карбіди ростуть у результаті припливу вуглецю з областей твердого розчину з високою його концентрацією. Кристалічна решітка карбідів когерентно пов'язана з решіткою мартенситу. У високо вуглецевих сталях аустеніт залишковий перетворюється в мартенсит відпустки. Спостерігається зниження тетрагональності решітки й внутрішніх напружень. Структура – мартенсит відпустки:

При нагріванні до 400^oС весь надлишковий вуглець виділяється з . Карбідні частки повністю відокремлюються, здобувають будову цементиту, і починають рости. Форма карбідних часток наближається до сферичного.

Високодисперсна суміш фериту й цементиту називається тростит відпуску;

При нагріванні вище 400^oС зміна фазової сполуки не відбувається, змінюється тільки мікроструктура. Має місце ріст і сфероідізація цементиту. Спостерігається розчинення дрібних і ріст великих карбідних часток.

При температурі 550…600^oЗ маємо сорбіт відпустки. Карбіди мають зернисту будову. Поліпшуються властивості сталі.

При температурі 650…700^oС одержують більше грубу феритно- цементитну суміш – перліт відпуску (зернистий перліт). 

Технологічні можливості й особливості відпалу, нормалізації, загартування й відпустки

 При розробці технології необхідно встановити:

• режим нагрівання деталей (температуру й час нагрівання);

• характер середовища, де здійснюється нагрівши і її вплив на матеріал стали;

• умови охолодження.

Режими термічної обробки призначають відповідно до діаграм стану й діаграмою ізотермічного розпаду аустеніту.

Нагрівання може здійснюватися в нагрівальних печах, паливних або електричних, у соляних ваннах або у ваннах з розплавленим металом, пропущенням через виріб електричного струму або в результаті індукційного нагрівання.

З погляду продуктивності, нагрівши з максимальною швидкістю зменшує окалиноутворення, зневуглеродження й ріст аустенітного зерна. Однак необхідно враховувати перепад температур по перетині, що веде до виникнення термічних напруг. Якщо напруги, що розтягують, перевищать межа міцності або границя текучості, то можливо жолоблення або утворення тріщин.

Лівий кут діаграми стану залізо - цементит і температурні області нагрівання при термічній обробці сталей

 

Швидкість нагрівання тим вище, ніж менш легована сталь, більш однорідна її структура, простіше конфігурація.

Швидкість нагрівання приймається 0,8...1 мін на 1 мм перетини. Час витримки приймається близько 20 % від часу нагрівання.

Середовище нагрівання при нагріванні в печі з газовим середовищем.

Тридцятилітні можуть робити на сталь різна дія:

• що окисляє (ПРО₂, С₂, Н₂ПРО);

• що відновлює (З, СН₄);

• зневуглеродження (ПРО₂, Н₂);

• навуглеродження (С, СН₄);

• нейтральне (N₂, інертні гази).

Окислювання з утворенням окалини _, перешкоджає одержанню високої й рівномірної твердості при загартуванні, приводить до зміни розмірів, вимагає збільшення припусків на механічну обробку.

Зневуглеродження (вигоряння вуглецю в поверхневому шарі металу) сприяє появі м'яких плям при загартуванні й виникненню напруг, що розтягують, у поверхневому шарі, що знижують утомну міцність.

На мал. 13.4 показані температурні області нагрівання при термічній обробці сталей.