Факторы, определяющие превращение перлита в аустенит.

- степень перегрева относительно критических точек. С увеличением степени перегрева уменьшается время всех этапов превращений;

- скорость нагрева. При увеличении скорости нагрева все этапы превращения ускоряются;

- дисперсность структуры. С повышением дисперсности исходной структуры все превращения при нагреве идут быстрее;

- количество углерода в стали. С увеличением содержания углерода время превращения уменьшается, так как в исходной структуре больше перлита, т. е. больше мест зарождения аустенита;

- легирующие элементы. Если они растворены в аустените, то вследствие меньшего, чем у углерода, коэффициента диффузии, они замедляют процессы превращения; если легирующие элементы находятся в карбидах (У, Nb, Ti, Zr, Cr и др.) - действуют аналогично углероду (карбиды - дополнительные поверхности для образования новой фазы), снижают время превращения.

Кроме того, меняя режим термической обработки, можно управлять прочностью за счет регулирования размера зерен структурных составляющих стали.

Факторы, влияющие на размер зерна аустенита:

- температура нагрева и время выдержки. С увеличением темпе

ратуры и продолжительности выдержки в аустенитной области происходит рост зерна аустенита;

- концентрация углерода. Углерод, находящийся в твердом рас

творе, способствует росту зерна;

- карбидо- и нитридообразующие элементы (У, Nb, Ti, Zr, Cr, W, Мо, Al), которые, образуя мелкие частицы карбидов, карбонитридов и нитридов, тормозят рост зерна аустенита при нагреве. Дисперсные карбиды и нитриды являются барьерами для мигрирующей границы зерна;

- из всех легирующих элементов Мп наиболее интенсивно повышает склонность к росту зерна аустенита. Не связанные в нитриды N и AI способствуют росту зерна аустенита.

- способ подачи тепла при нагреве стали. При больших скоростях нагрева, например при индукционном нагреве, практически мгновенно попадаем в область высоких температур и зерно аустенита получается мельче;

- исходная структура. При более дисперсной структуре центров зарождения аустенита больше и образуется мелкозернистая структура аустенита;

- технология выплавки стали. Разные плавки стали одной марки могут содержать разные количества дисперсных труднорастворимых частиц карбидов, нитридов и других фаз. Неметаллические включения либо сдерживают рост зерна аустенита при нагреве (в наследственно мелкозернистых сталях), либо, напротив, не сдерживают рост зерна (в наследственно крупнозернистых сталях).

2.2. В какой стали 40 или 40х, превращение аустенита в перлит при охлаждении закончится быстрее? Почему?

Решение

При перлитном превращении все легирующие элементы, кроме кобальта, если они растворены в аустените при нагреве (т. е. не находятся в карбидах или нитридах), повышают устойчивость переохлажденного аустенита (С-образные кривые распада аустенита смещаются вправо, инкубационный период увеличивается). В стали 40 аустенит менее устойчив и превращения при охлаждении закончатся быстрее, чем в стали 40Х.

2.3. Сталь 20 выплавлена: а) обычной плавкой в мартене; б) с введением в ковш добавок (0,01...0,03 %) Ti, Zr. Как это повлияет на склонность зерна аустенита к росту и на структуру стали после нормализации?

Решение

Карбидо- и нитридообразующие элементы (Cr, Мо, W, У, Nb, Ti,Zr) тормозят рост зерна аустенита при нагреве, так как дисперсные карбиды и нитриды являются барьерами для миграции границ зерен.

Чем больше нерастворенных частиц сохраняется в стали при нагреве и чем меньше их размер, тем более мелкозернистым получается аустенит. Следовательно, в случае модифицирования стали 20 Ti и Zr, аустенитное зерно будет значительно мельче, по сравнению с обычной мартеновской плавкой. После нормализации в пределах мелкого бывшего аустенитного зерна образуются более дисперсные колонии перлита.