32. Влияние легирующих элементов на диаграмму изотермического распада аустенита.

Легирующие элементы влияют на диффузионные процессы и на полиморфное гамма в альфа превращение:

1) в присутствии легирующих элементов снижается диффузионная подвижность углерода;

2) диффузионная подвижность самих легирующих элементов мала;

3) легирующие элементы замедляют гамма в альфа превращение.

Таким образом, легирующие элементы, находящиеся в твёрдом растворе, увеличивают устойчивость аустенита к распаду, т. е. сдвигает С-кривую вправо. Кроме того, легирующие элементы понижают точки начала и конца мартенситного превращения, увеличивая количество остаточного аустенита..

33. Превращения мартенсита при отпуске.

Структура мартенсита - неравновесная, поэтому нагрев приводит к её распаду с образованием более устойчивых структур (отпуску мартенсита). Основные превращения при отпуске:

Превращение мартенсита (t = 100 ... 350⁰С) сопровождается обеднением твёрдого раствора углеродом и выделением дисперсных Ɛ-карбидов (~Fe2C):

М Мобедн+ Ɛ-карбиды.

1. Распад остаточного аустенита (t = 200 ... 300⁰С) происходит по бейнитному механизму с образованием тех же фаз:

А ост Мобелн+ Ɛ-карбиды.

2. Получаемую при температурах до 350⁰С структуру называют мартенситом отпуска. Она состоит из обеднённого углеродом мартенсита и дисперсных Ɛ-карбидов, когерентно связанных с кристаллической решёткой твёрдого раствора Мотп сохраняет высокую твёрдость, но имеет повышенную пластичность по сравнению с мартенситом закалки.

3. Карбидное превращение (t = 340 ... 400⁰С). Завершается диффузионное выделение углерода из альфа твёрдого раствора, одновременно Ɛ-карбиды превращаются в цементит:

М обедн Ф

Ɛ -карбид (Fe2C) Fe3C.

Это высокодисперсная феррито-цементитная смесь называется трооститом отпуска. Образование Тотп сопровождается некоторым снижением прочности и твёрдости при повышении пластичности и вязкости.

4. Коагуляция и сфероидизация карбидов (t>500⁰С). Фазовый состав структуры сохраняется, но частицы цементита укрупняются и приобретают сферическую форму. Такую структуру называют сорбитом отпуска, он имеет зернистое строение. Сотп обладает высокой пластичностью, вязкостью, сопротивлением хрупкому разрушению. Твёрдость и прочность Сотп снижаются из-за укрупнения карбидных частиц.

34. Отжиг стали. Виды отжига и их назначения. Параметры термообработки, формирующиеся структуры и свойства.

Цель отжига - получение равновесной структуры. Это достигается путём медленного охлаждения детали вместе с печью (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма изотермического распада аустенита для эвтектоидной стали с нанесенными на нее скоростями охлаждения при различных видах термообработки.

Структуры сталей после отжига соответствуют равновесной диаграмме состояния (Fe-Fe3C):

1) доэвтектоидных - П+Ф;

2) эвтектоидной - П;

3) заэвтектоидных - П+Ц I I.

Виды отжига:

Рекристаллизационный отжиг проводится для снятия наклёпа. Температура нагрева сталей 650...700⁰С (рис. 3).

Рис. 3. <<Стальной угол>> диаграммы состояния Fe-Fe3C с нанесенными температурами нагрева при различных видах отжига.

Отжиг для снятия остаточных напряжений (в отливках, сварных соединениях и др.) проводится при температуре 550...650⁰С.

Диффузионный отжиг (гомогенизация) применяется для легированных сталей с целью устранения химической и структурной неоднородности, Тнагр = 1100...1200⁰С (рис. 3), выдержка 15...20 часов. После диффузионного отжига формируется крупнозернистая структура (П+Ф).

Полный отжиг проводится для доэвтектоидных сталей с целью получения мелкозернистой равновесной структуры с пониженной твёрдостью и высокой пластичностью и снятия внутренних напряжений. Полный отжиг проводится при температуре на 30...50⁰С выше линии Ас3 (рис. 3), происходит полная фазовая перекристализация, структура П+Ф, мелкозернистая. Полный отжиг заэвтектоидных сталей не применяется, так как приводит к образованию структуры П+Ц I I с хрупкой цементитной сеткой.

Неполный отжиг доэвтектоидных сталей проводится при температуре на 10...30⁰С выше линии Ас1 (рис. 3) с целью снизить твёрдость для улучшения обработки резанием. Происходит частичная перекристаллизация. Применяется вместо полного отжига, если не требуется измельчение зерна.

Для заэвтектоидных сталей назначается только неполный отжиг. Он проводится при температуре на 10...30⁰С выше линии Ас1 (рис. 3) с целью получения зернистого перлита. Такой отжиг называется сфероидизирующим.

Изотермический отжиг применяется для легированных сталей и заключается в нагреве выше линии Ас3, быстром охлаждении до 620...660⁰С с последующей изотермической выдержкой в течение 3...6 часов до полного распада аустенита с образованием сорбита пластинчатого. Далее ведут охлаждение на воздухе.

Термообработка стали состоит в нагреве до определённой температуры, выдержке и охлаждении. Основные параметры термообработки:

1) температура нагрева выбирается на основе протекающих фазовых превращений в твёрдом состоянии;

2) скорость охлаждения (охлаждающая среда) выбирается в зависимости от необходимости получения той или иной структуры.

Время выдержки при температуре нагрева должно обеспечить прогрев детали по объёму и завершение фазовых превращений.

Виды термообработки:

1) отжиг;

2) нормализация;

3) закалка;

4) отпуск.

Отжиг, нормализация и закалка основаны на распаде аустенита при охлаждении. Отпуск основан на превращении мартенсита при нагреве.