4. Фазовые и структурные превращения при охлаждении стали 38хс

При охлаждении стали 38ХС из аустенитной области тип и характер превращений зависит от температурного интервала и скорости охлаждения.

Диаграмма изотермического превращения переохлаждённого аустенита стали 38ХС после аустенитизации при 910°С представлена на рисунке 1.9.

Под влиянием карбидообразующего элемента (хрома) области перлитного и бейнитного превращений разделились.

При полном отжиге стали 38ХС охлаждение проводится сначала с печью со скоростью 20-30°С/ч до 580-600°С, а далее – на воздухе. После нагрева и выдержки стали 38ХС под закалку охлаждение проводится в масле

Из диаграммы (рисунок 1.9) видно, что охлаждение при полном отжиге является земедленным, в связи с этим распад переохлаждённого аустенита начинается через 10-15 минут (5% распавшегося аустенита), происходит перлитное превращение:

Апер→Ф+К (фазовое превращение);

Апер→П (структурное превращение).

Для распада 50% аустенита требуется примерно 30 мин, а 90% аустенита распадётся через 10 ч, далее охлаждение будет проводиться на воздухе и никаких фазово-структурных превращений уже происходить не будет. Структра после такого охлаждения будет феррито-перлитная.

Рисунок 1.9 – Диаграмма изотермического распада переохлаждённого аустенита стали 38ХС [6]

Охлаждение при закалке в масле будет происходить с высокой скоростью, в связи с этим через 12-15с начиная с температуры 320°С начнётся мартенситное превращение. Структура после такого охлаждения – мартенсит.

Судя по сталям 40Х и 45ХГС, твёрдость продуктов перлитного превращения составляет до 30 HRC, бейнитного до 50 HRC, а мартенситного – более 55 HRC.

Термокинетическая диаграмма распада переохлаждённого аустенита стали 40ХС после аустенитизации при 900°С показана на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10 – Термокинетическая диаграмма распада переохлаждённого аустенита стали 38ХС [6]

Из диаграммы видно (рисунок 1.10), что всвязи с тем, что скорость охлаждения при полном отжиге очень низкая, аустенит полностью распадается в перлитной области и получается феррито-перлитная структура.

При закалке в масле скорость охлаждения довольно высокая и переохлаждённый аустенит полностью сохраняется до температуры т. Мн (320°С), а после превращается в мартенсит, происходит закалка стали. Структура закалённой стали состоит из мартенсита, при этом сталь приобретает наибольшую твёрдость и прочность. Минимальная скорость охлаждения, при которой весь аустенит сохраняется до температуры т. Мн и превращается в мартенсит называется критической скоростью охлаждения.

, где

т. А =755°С, Т =320°С, τ =100с.

°С/с.

Структуры, которые получаются при разных режимах термической обработки показаны на рисунке 1.11.

Ф

П

М

а) б)

а – после полного отжига;

б – после закалки в масле.

Рисунок 1.11 – Структуры стали в зависимости от скорости охлаждения

Твёрдость смешанных продуктов (П+Б) для сталей 35Х, 30ГС, 35ХГС составляет 250–350 HB, бейнитных – 350–480 HB, мартенситных – более 50–55 HRC.