4.2 Связь между диаграммами фазового равновесия

и возможностью термической обработки сплавов

Почти во всех видах термической обработки сплавов изменение их структуры и свойств достигается за счёт фазовых превращений в твёрдом состоянии. Необходимую информацию о том, какие фазовые превращения возможны в конкретной системе сплавов и в каких температурных интервалах они проходят, даёт диаграмма фазового равновесия.

К числу структурных изменений в твёрдом состоянии, которые делают возможными отжиг второго рода, закалку и отпуск (старение), относятся полиморфные (аллотропические) превращения и/или существенные изменения растворимости при нагреве. Данное утверждение иллюстрируется диаграммами фазового равновесия на рис. 4.2.

Так, для всех сплавов на рис. 4.2,а с концентрацией компонента В, не превышающей значения, соответствующего точке D, в том числе и для сплава 1, возможна истинная закалка с последующим старением, а для сплавов, находящихся на шкале концентраций правее точки К, в том числе и для сплава 2, закалка с получением пересыщенного раствора невозможна.

а) б)

Рисунок 4.2 − Диаграммы фазового равновесия для сплавов, в которых возмож-

на истинная закалка с получением пересыщенного твердого рас-

твора α (а) и закалка с полиморфным превращением γ→α (б).

На рис. 4.2,б изображен фрагмент ДФР для сплавов, в которых компонент А претерпевает полиморфное превращение. В диапазоне концентраций компонента В в сплаве до значения, соответствующего точке D, при достаточно медленном охлаждении из однофазной области твёрдого раствора γ имеет место эвтектоидное превращение. В результате его образуется равновесная структурная составляющая – эвтектоид α + β. Быстрым охлаждением указанное равновесное превращение может быть подавлено, и вместо него произойдёт процесс образования некоей метастабильной фазы с образованием соответствующей нестабильной структуры, отличающейся от исходного высокотемпературного состояния.

4.3 Выбор температуры гомогенизирующего отжига

углеродистой стали

Поскольку физическим процессом, устраняющим дендритную ликвацию при гомогенизирующем отжиге в готовом изделии (отливке), является диффузия, следует проводить отжиг при как можно более высокой температуре. Чем выше температура, тем больше коэффициент диффузии, определяющий её скорость и сокращающий тем самым продолжительность отжига. Верхней температурной границей гомогенизирующего отжига в общем случае может быть принята температура начала плавления стали. В металловедении она называется солидусом и зависит от химического состава стали конкретной марки. Для углеродистых сталей информацию о зависимости солидуса от концентрации углерода несёт диаграмма железо – цементит, конкретнее её «стальной угол». Указанный фрагмент диаграммы изображён на рисунке … в разделе 5.3. Солидус углеродистых сталей характеризуется частью AHIE общей линии солидус AHIECF. Однако для низкоуглеродистых сталей, содержащих менее 0,2 мас. % углерода, верхней температурной границей гомогенизирующего отжига служит линия NI. Превышение этой температуры (в теории термообработки она называется критической точкой А₄) приведёт к началу перекристаллизации аустенита γ в δ-феррит с неизбежным возникновением новой ликвации по зерну δ-феррита.