74 Каковы цель и режим неполного отжига доэвтектоидных сталей?

Неполный отжиг доэвтектоидной стали проводят при на­греве до температур выше Ас₁ но ниже Ас₃

Рис. 92. Температура нагрева сталей для отжига 2-го рода:

1 — полный отжнг; 2 — неполный отжиг; 3— сфероидизирующий отжиг; 4 — нормализация

Неполный отжиг доэвтектоидной стали используют для смягчения ее перед обработкой резанием, так как в резуль­тате эвтектоидного превращения при неполном отжиге об­разуется мягкий перлит. Неполный смягчающий отжиг поз­воляет сэкономить время и снизить стоимость обработки.

75. Опишите механизм сфероидизации цементита при отжиге

сталей.

В результате образуется структура зернистого перлита (сферодита), почему этот отжиг и называют сферо- идизирующим. Мелкие частицы цементита при температуре отжига в интервале Ас₁---Аст получаются в результате деления цементитных пластин. При делении пластины ра­створяются в наиболее тонких участках, а также в местах выхода на межфазную поверхность Ц/А субграниц в це­ментите или аустените.

В месте выхода субграницы в цементитной пластине на межфазную поверхность неуравновешенность сил поверх­ностного натяжения является стимулом для локального ра­створения цементита до такой конфигурации поверхности, чтобы эти силы уравновесились (рис. 93). Канавки раство­рения с выпуклыми в сторону аустенита стенками идут вдоль линий выхода субграниц на поверхность пластины.

Известно, что растворимость частицы зависит от ра­диуса кривизны ее поверхности, и эта зависимость описы­вается уравнением Томсона — Фрейндлиха:

\nC_rIC₀₀=2yV/kTr, (32)

где С_г—концентрация раствора около межфазной границы с радиусом г; Сю —концентрация раствора около плоской границы; у — поверхностная (межфазная) энергия на гра­нице фаз; V — атомный объем.

Ч

ц

Рис. 93. Канавки растворения в местах выхсда субграницы в цементите (показана пункти­ром) на поверхность раздела цементит — аустенит

I

JL

А

&им

ем меньше радиус кривизны границы, тем больше око­ло нее равновесная концентрация раствора. Следователь­но, около выпуклых стенок канавок растворения в цемен­тите (см. рис. 93) концентрация углерода в аустените бу­дет больше, чем около остальной плоской поверхности пластины. Выравнивание состава в аусте­ните снизит концентрацию угле­рода в нем около выпуклых сте­нок канавки, и так как аустенит здесь окажется ненасыщенным по отношению к цементиту, то цементит растворится и границы его спрямятся. Это в свою оче­редь вызовет нарушение равно­весия сил поверхностного натя­ жения у выхода субграниц, по­следующее восстановление равновесия при углублении канавки и т. д. В результате пластина цементита будет раз­делена вследствие растворения по ее субгранице.

Деление цементитных пластин можно ускорить, приме­нив холодную пластическую или теплую деформацию при температурах ниже А\. При этом цементитные пластины не разрушаются, как полагали ранее, а пластически дефор­мируются. При нагреве после холодной и во время теплой деформации путем полигонизации образуются субграницы, способствующие делению цементитных пластин. Как по­казало электронно-микроскопическое просвечивание фольг, цементитные пластины делятся не только при их ускорен­ном растворении у выходов субграниц, но и в местах по­вышенной плотности дислокаций в цементите.

После деления пластин мелкие их частицы сфероидизи- руются. Около краев и вершин цементитных частиц с ма­лым радиусом кривизны концентрация углерода в аустени­те повышена в соответствии с уравнением (32). Выравни­вание состава внутри аустенита приводит к повышению его концентрации около участков границы с большим радиусом кривизны, где аустенит пересыщается и выделяет цементит. Параллельное снижение концентрации углерода в аустени­те около краев и вершин приводит к их растворению. В ре­зультате градиент концентраций в аустените восстанавли­вается и процесс растворения цементита в участках с меньшим радиусом кривизны границы и выделения его в частках с большим радиусом кривизны приводит к округ­лению частиц.

Таким образом, сфероидизация частиц цементита идет путем переноса углерода через окружающий твердый ра­створ.

Рассмотренные механизмы деления пластин и сфероидизации частиц одной фазы, находящейся в равновесии с твердым раствором, — общие для сплавов на разных ос­новах.