1.3.Фазові і структурні перетворення при аустенізації сталі 5хнв|.
Аустенізація – нагрів сплавів в аустенітну область. Вона відбувається|походить| при нагріві -| важливої|поважної| складової режиму термічної обробки. В даному випвдку аустенізацію проводять в режимі ТО.
Аустенітизація сталі 5ХНВ відбувається при повному та ізотермічному відпалах і гартуванні. Проведемо аналіз перетворень, які відбуваються при нагріві до температур повного та ізотермічного відпалів та гартування. Також важливо уточнити той факт, що легуючи елементи, які входять до складу сталі, зміщують критичні точки на діаграмі стану вліво. Схема цього процесу наведена на рисунку 1.6.
Рисунок 1.6 – Фрагмент діаграми Fe – C і вивчеємої структури
Проаналізуємо фрагмент діаграми. В точці 1 буде спостерігатися структура Ф+Ц, трохи вище т.1 починає з’являтися А і в точці 2 структура буде складатися із А+Ф. В т.3 кількість А збільшується, а структура не змінюється все ще буде А+Ф. В т.4 кількість Ф зменшується і залишиться лише А. В т.5 структура також складається з аустеніту.
Початкова структура сталі – ферито-перлитова. При нагріві до т. Ас1 (735оС) істотних змін в структурі не відбувається – лише дещо збільшується вміст вуглецю у фериті. Карбід в сталі з невисоким вмістом хрому (до 3 – 4%) має тип (Cr,Fe)7С3. При нагріві дещо вище т. Ас1 (735оС) відбувається фазове перетворення ферито-карбідної суміші в аустеніт, при цьому вміст вуглецю в аустеніті відповідає евтектоїдному:
Ф~0,02%С + К → А~0,8%С
Структурне перетворення може бути представлено так:
Фнадл + П → Фнадл + А~0,8%С
При подальшому підвищенні температури в міжкритичному інтервалі до т. Ас3 (820оС) кількість Фнадл зменшується, кількість аустеніту зростає, а вміст вуглецю в ньому зменшується до його середнього вмісту в сталі 5ХНВ.
При перевищенні т. Ас3 надлишковий ферит зникає, а вміст вуглецю в аустеніті стає таким же, як в середньому в сталі.
Подальше підвищення температури в області вище т. Ас3 і витримка в цій області приводять до гомогенізації і зростання зерна аустеніту. Хром, що міститься в сталі 5ХНВ в кількості порядку 1%, помітно знижує схильність цієї сталі до зростання зерна аустеніту. При цьому відзначимо, що аустеніт, що утворився, не є однорідним за складом і для його гомогенізації потрібний додатковий час. Для аналізу процесу аустенітизації скористуємося діаграмою ізотермічного утворення аустеніту для сталі з найбільш схожим хімічним складом(рисунок 2.7)
Рисунок 1.7 – Термокінетична діаграма утворення аустеніту при нагріві сталі з 0,49% С
Де VH1-при повному відпалі;
VH2 – для ізотермічного відпалу;
VH3 - кінцева ТО.
Слід відзначити, що температури гартування і повного та ізотермічного відпусків різняться незначно, тому процеси аустенітизації будуть відбуватися майже з однаковою швидкістю.
Вище Ас1 – двофазна область П і Ф зменшується до лінії Ас3 . Кількість П зменшується оскільки відбувається|походить| поліморфне перетворення. Вище лінії Ас3 утворюється негомогенний аустеніт.
Сталь 5ХНВ важко гомогенізувати тому, що вона легована, адже відбувається дифузія не лише вуглецю, а й атомів легуючих елементів. Основними карбідоутворюючими елементами у сталі 5ХНВ є хром та вольфрам, які затримують аустенітизацію через утворення важкорозчинних карбідів. Відповідно необхідно більше часу для гомогенізації. Окрім цих основних елементів, в сталі присутні Mn, Si, що нерівномірно розподілені між феритом і карбідами, тобто і в аустеніті вміст легуючих елементів за об’ємом буде неоднаковим.
У стані перед нагрівом сталь має вихідне або дійсне зерно. Те зерно, що формується до кінця Ф+Ц→А перетворення, називають початковим зерном аустеніту. При нагріванні і витримці сталі при температурах, вищих Ас3, відбувається ріст зерна, що термодинамічно виправдано спрямуванням системи до зменшення вільної енергії внаслідок скорочення поверхні кордонів зерен.
Карбідоутворюючі елементи затримують ріст зерна внаслідок утворення важкорозчинних карбідів, що служать бар’єрами. Можливо передбачити, що в сталі 5ХНВ будуть утворюватися наступні карбіди: Cr7C3, Mn3C, W2C, WC. Структура сталі, яка утворюється підчас витримки, наведена на рисунку 1.8.
Розмір зерна 6-8