1.1.3. Видманштеттова структура

Видманштеттова структура имеет два характерных признака: крупнозернистость и определенную направленность иглообразных пластин феррита в доэвтектоидной стали или цементитных игл в заэвтектоидной (рис. 1.2).

Эта структура образуется вследствие ускоренного охлаждения крупнозернистой стали из аустенитного состояния. При перекристаллизации в доэвтектоидной стали феррит, а в заэвтектоидной цементит вторичный образуются не только на границах, но и внутри зерен аустенита (в местах дефектов кристаллического строения).

а б

Рис. 1.2. Схема (а) и фотография (б) микроструктуры Видманштетта

Видманштеттова структура – признак перегрева стали. Названная структура встречается в стальных отливках (корпус автосцепки, надрессорная балка и др.) и в сварных швах. Такая структура считается дефектной и в ответственных деталях недопустима, она должна быть устранена полным отжигом или нормализацией у доэвтектоидной и нормализацией с последующим неполным отжигом у заэвтектоидной стали. Сталь с видманштеттовой структурой имеет низкую ударную вязкость и высокую склонность к хрупкому разрушению.

2. Порядок выполнения работы

1. Изучить процесс превращения перлита в аустенит и образования начального зерна.

2. Определить балл (номер) зернистости по предложенной структуре стали, используя эталоны ГОСТ 5639-82. Сделать заключение о возможности перегрева стали или о ее отсутствии.

3. Для заданной марки стали предложить режим термической обработки для устранения крупнозернистой структуры стали (привести график).

3. Содержание отчета

1. Краткое описание процесса перлитно-аустенитного превращения и образования начального зерна.

2. Понятие о размере действительного зерна и определение его по структуре с использованием эталонов ГОСТ 5639-82.

3. Графики термической обработки перегретой стали.

1.4. Вопросы для самоконтроля

1. Как идет перекристаллизация перлита в аустенит при нагреве стали?

2. Как определяется температура полной перекристаллизации в аустенит при нагреве доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной стали?

3. Что называется начальным и действительным зерном стали?

4. Как определяется размер зерна по ГОСТ 5639-82?

5. Что называется перегревом и пережогом стали?

1. Какая структура стали называется видманштеттовой?

6. Какой термической обработкой исправляется перегрев доэвтектоидной и заэвтектоидной стали?

7. Как размер зерна стали влияет на ее механические свойства?

8. Чем структура пережженной стали отличается от перегретой стали? Можно ли исправить структуру такой стали, если нет, то почему?

Лабораторная работа 2

ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛИ

ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ

Цель работы: получить практические навыки проведения термической обработки образцов из углеродистой стали с охлаждением в различных средах (вода, минеральное масло, воздух); изучить механизм диффузионного и бездиффузионного превращения аустенита при охлаждении стали.

2.1. Краткие теоретические сведения

Рассмотрим превращение переохлажденного аустенита на примере эвтектоидной стали (0,8 % углерода). При охлаждении аустенита ниже критической температуры Ас₁ (линии PSK, 727 °С) он теряет устойчивость и происходит его перекристаллизация (за счет полиморфного превращения γ-Fе в α-Fe). В зависимости от температуры превращения (степени переохлаждения) процессы распада переохлажденного аустенита происходят по диффузионному (перлитное превращение) и бездиффузионному механизму (мартенситное превращение), имеет место также промежуточное (бейнитное) превращение.

Превращение переохлажденного аустенита можно осуществить в изотермических условиях, т. е. при постоянной температуре и при непрерывном охлаждении с заданной скоростью. Изотермическое превращение аустенита описывается диаграммами изотермического превращения.