Диаграмма состояния системы железо-цементит.
Основные точки:
точка А — температура плавления чистого железа (1539 ºС);
точка D — температура плавления цементита (1500 ºС);
точка С — эвтектическая точка, имеет минимальную температуру плавления, и отсутствует двуфазное состояние.
точка S — эвтектоидная точка, отсутствуют двойные структуры.
Линии:
линия АСD — ликвидус, выше этой линии все сплавы находятся в жидкой фазе.
АЕСF — солидус, ниже этой линии все сплавы находятся только в твёрдой фазе.
Между ликвидусом и солидусом — двуфазное состояние.
PSK — линия перлитных превращений. Происходит распад аустенита с образованием перлита.
Цементит – Fe3C, линия DFK;
Феррит – Ф, Fe-α, левее GPS и AHN;
Аустенит – A, Fe-γ, линия NJESG.
Три горизонтальные линии:
1499 °С HJB перитектика, концентрация 0,1…0,5 % С. LB + ФН → ФJ;
1147 °С – эвтектика ЕСF, концентрация 2,14…6,67 % С;
727 °С – эвтектоид PSK, концентрация 0,02…6,67 % С.
Для всех С = 0 (закон Гиббса).
Виды термической обработки стали.
Цель термической обработки стали — повышение физико-механических характеристик.
Виды:
Закалка
Отпуск
Отжиг
Нормализация
Закалка.
Нагрев стали до температуры выше аустенитных превращений на 30…40 ºС, выдержка, а затем быстрое охлаждение со скоростью, превышающую критическую;
т.е., как правило, получается мартенситная структура;
Производится на готовых изделиях;
После обязательно подвергают отпуску, чтобы снять внутренние напряжения, возникающие из-за неравномерности распределения температуры по объёму детали.
Отпуск.
Проводится после закалки.
Отпуск — нагрев стали до температуры ниже аустенитных превращений, выдержке, и последующем охлаждении с определённой скоростью.
Низкий — нагрев до 250 ºС. Структура — отпущенный мартенсит. При этом внутренние напряжения, которые возникают при закалке снимаются. Повышается прочность, улучшается вязкость без снижения твёрдости. Применение - режущий и мерительный инструмент. Изделие не выдерживает длительных динамических нагружений.
Средний — нагрев до 350…500 ºС. Структура — троостит или троосто-мартенсит. Высокий предел упругости, выносливости, релаксационная стойкость. Применение - пружины, рессоры.
Высокий — нагрев до 500…600 ºС. Структура — сорбит отпуска. Применение - конструкционные стали, к которым предъявляются повышенные требования.
Отжиг.
Для упорядочения структуры, снятия остаточных напряжений, уменьшение размера зерна.
Нагрев до температуры аустенитных превращений, а затем медленное охлаждение. Получается равновесная структура перлита (в эвтектоидной стали). Низкая прочность и высокая пластичность.
Нормализация.
Вид отжига. Полная рекристаллизация, уменьшение размера зерна.
Нагрев до температур аустенитных превращений, затем охлаждение на воздухе.
Получается сорбитовая структура или трооститовая структура. Подвергаются все прокатные изделия (рельсы, …).