1.4. Фазові і структурні перетворення при охолодженні|охолодженні| сталі 5хнв|

Охолодження проводиться після повного відпалу з температури 790 – 760^оС у печі до 650 – 660^оС, далі на повітрі, після ізотермічного відпалу до 530 – 590^оС в маслі, далі на повітрі та після гартування з температури 850 – 870^оС у маслі.

Кінетику розпаду переохолодженого аустеніту при постійній швидкості переохолодження характеризує ізотермічна діаграма (рис. 1.9) [8].

Слід зауважити, що вміст вуглецю і легуючих елементів істотно впливає на кінетику перлітного і бейнітного перетворень і температуру мартенситного перетворення. Так Ni, принципово не змінюючи вид С – образної кривої, зміщує її по температурі перетворення і підвищує стійкість аустеніту, тобто збільшує інкубаційний період розпаду, зрушуючи лінії по діаграмі вправо. Карбідоутворюючі елементи – Сr, W – істотно змінюють вид діаграми і кінетику перетворення, зумовлюють чітке розділення перлітного і бейнітного перетворень з появою області підвищеної стійкості аустеніту між ними. Також необхідно відзначити, що легуючі елементи декілька знижують температуру початку мартенситного перетворення.

З діаграми видно, що через високу стійкість аустеніту його розпад починається при переохолодженні нижче точки А₁. Причому стійкість переохолодженого аустеніту в бейнітній області нижча, ніж в перлітній. В свою чергу інкубаційний період для мінімальної стійкості аустеніту в перлітній області при температурі 630^оС складає 10хв, а в бейнітній області при 440^оС – 30 сек.

Нанесемо на діаграму криві охолодження, які відповідають застосованим режимам термообробки. При повному відпалі охолодження з температури 790 – 760^оС у печі до 650 – 660^оС проводимо в печі зі швидкістю 20 – 60^оС/ч, тобто приблизно 0,01^оС/с, далі – на повітрі. При ізотермічному відпалі охолодження з 840 – 850^оС до 530 – 590^оС проводимо в маслі, далі – на повітрі. При гартуванні охолодження з 850 – 870^оС до кімнатної температури проводимо в маслі зі швидкістю вище критичної [11].

Рисунок 1.9 – Ізотермічна діаграма розпаду переохолодженого аустеніту[8]

Лінія 1- V_кр для перліту, лінія 2- V_кр для бейніту

Визначимо критичну швидкість охолодження :

Твердість сталі 5ХНВ після гартування становить 56 – 60НRC.

Проаналізуємо залежність твердості від температури ізотермічного розпаду (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 – Графік залежності твердості від температури ізотермічного розпаду

Кінетику розпаду аустеніту при безперервному охолодженні характеризує термокінетична діаграма (рис.1.11). [8]

Рисунок 1.11 – Термокінетична діаграма розпаду аустеніту

Лінія 1- критична швидкість для перліту;

Лінія 2- критична швидкість для бейніту.

Проаналізуємо залежність твердості від швидкості охолодження. Для цього проведемо розрахунки швидкостей охолодження, які відповідають зазначеним на діаграмі числам твердості. Дані розрахунків наведені в таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 – Дані розрахунків швидкості охолодження

Твердість, HВ	330	290	220	200	175	175
Швидкість охолодження, оС/с	1,06	0,52	0,14	0,08	0,03	0,0015

Графік залежності наведений на рисунку 2.12.

Рисунок 1.12 – Графік залежності твердості від швидкості охолодження

З рисунку 1.12 можна побачити, що твердість зростає зі збільшенням швидкості охолодження. Максимальна твердість, яка відповідає мартенситу або мартенситу з незначною кількістю бейніту, становить 56 – 60HRC.

Як відзначалось раніше, при безперервному охолодженні з температури гартування (Т_н = 850 – 870^оС) зі швидкістю вище критичної відбувається бездифузійне мартенситне перетворення, яке починається при температурі 260^оС.

Слід зауважити, що згідно діаграми, зі зменшенням швидкості охолодження температура мартенситного перетворення знижується.

Структура сталі після гартування буде складатися з мартенситу гартування та залишкового аустеніту (рис.1.13).

Рисунок 1.13 – Мікроструктура сталі 5ХНВ після гартування