12. Фазовые превращения в сплавах железо-углерод (тео рия термическо й обработки)

1. ПРЕВР АЩЕНИЕ ФЕРРИТО-ЦЕМЕНТ ИТ НОЙ (ПЕР Л ИТ А) СТРУКТУРЫ В АУСТ ЕНИТ ПР И НАГР ЕВЕ (АУ СТ ЕНИЗ АЦИЯ).

Образование аустенита при нагреве (аустенизация) является диффу­зионным процессом и подчиняется законам кристаллизации.

Э втектоидная сталь - нагрев выше критической точки АС₁

(727°С).

П(а0 02%С + Fe3C6 67%С)^Уо 8%С Превращение состоит из двух одновременно проходящих про­цессов: полиморфного ос^у и растворения в аустените БезС. Зародыш аустенита возникает на границе раздела а и Fe₃C и рас­тет за счет диффузии атомов уг­лерода в аустените от феррита и цементита к зародышу аустени­та. Рост участков аустенита за счет полиморфного превращения идет быстрее, чем растворение Fe₃C. Поэтому после завершения ос^у превращения сохраняется Fe₃C. Для его растворения необ­ходимо дополнительное время.

образования

Схема изотермического аустенита при нагреве.

I $ * $

115. Исходная структура перлита.

116. Начало полиморфного ос^у превра­щения и растворения БезС в аустените.

117. Развитие превращения.

4. Полиморфное превращение закон­ чено, остался нерастворенный Fe₃C.

5. Конец превращения.

Чем выше скорость нагрева (V1), тем выше Т° образования аустенита и шире интервал температур превращения.

доэвтекто-нагрев до

Аустенизация идной стали температуры выше точки АС₃ - (а+П)^ у. Содержа­ние углерода в аустените меняется по линии GS диа­граммы.

Аустенизация заэвтектоидной ста­ли - нагрев до температуры выше точки АС₁ – П + Fe₃C_II→γ+ Fe₃C_II выше АС_m - γ + Fe₃C_II→γ содержание углерода в аус тените меняется по линии ES диаграммы.

59

Ч исло образовавшихся на границе раздела фаз Ф-Ц зародышей аустенита достаточно велико, образовавшиеся зерно (начальное зерно) мел­кое. Дальнейший нагрев приводит к его росту (снижение энергии системы за счет уменьше­ния протяженности границ).

По склонности к росту различают:

_I

Наследственное зерно

а – размер ис х о д но г о зерна пе р л ита ;

б – н а ч а л ь н о е зерно аус тенита;

в, г – на с л е д с тв е нно е зерно

(стандартная проба – размер зерна

при 930⁰С).

118. – наследственно крупнозерни­стые стали, зерно растет сразу. Эти стали раскис лены FeSi, FeMn.

119. – наследс твенно мелкозерни­стые стали. Зерно растет то л ьк о выше температур стандартной пробы. Стали раскислены FeSi, FeMn и Al.

Устойчивые дисперсные частицы (в основном АlN ) располагаются на границах зерна, образуя барьер, и препятствуют росту зерна при нагреве.

Действительное зерно

Действительное зерно - зерно, существующее при данной температуре. Его размер обу­словлен Т нагрева, временем выдержки и склонностью ста­ли к росту зерна при нагреве (наследственностью) От размеров действительного зерна зависит размер продук­тов распада аустенита при ох­лаждении и, следовательно, по свойствам стали. Величина действительного зерна практически не влияет на о_в, о₀,2, 5, ср. Рост зерна резко снижает вязкость и по­вышает температурный порог хладноломкости. Крупное действительное зерно -> пере­грев.

Перегрев можно исправить термической обработкой. Нагрев до высоких Т и появ­ления сетки окислов на грани­цах зерна - пережог, дефект исправить нельзя, сталь пере­плавляют.

60