Лекция 8. Основы термической обработки сплавов.
Термическая обработка представляет собой совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения, выполняемых в определенной последовательности при определенных режимах, с целью изменения внутреннего строения сплава и получения нужных свойств.
•Любая разновидность термической обработки состоит из комбинации четырех основных превращений, в основе которых лежат стремления системы к минимуму свободной энергии
условные обозначения критических точек
Температуры, при которых происходят фазовые и структурные превращения в сплавах системы железо – цементит
обозначаются буквой А (от французского arret – остановка):
•А1 – линия PSK (7270С) – превращение П-А;
•A2 – линия MO (7680С, т. Кюри) – магнитные превращения;
•A3 – линия GOS ( переменная температура, зависящая от содержания углерода в сплаве) – превращение Ф-А;
•A4 – линия NJ (переменная температура, зависящая от содержания углерода в сплаве) – превращение А-Ф(δ) ;
•Acm – линия SE (переменная температура, зависящая от содержания углерода в сплаве) – начало выделения цементита вторичного.
•Так как при нагреве и охлаждении превращения совершаются при различных температурах, чтобы отличить эти процессы вводятся дополнительные обозначения. При нагреве добавляют букву с, т.е АС1 , при охлаждении – букву r, т.е. АС1.
Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении
1. Превращение перлита в аустенит ,
происходит при нагреве выше критической температуры А1, минимальной свободной энергией обладает аустенит.
Механизм превращения перлита в аустенит
•Превращение основано на диффузии углерода, сопровождается полиморфным превращением
ирастворением цементита в аустените.
Превращение начинаются с зарождения центров аустенитных зерен на поверхности раздела феррит – цементит
2.Превращение аустенита в перлит
•происходит при охлаждении ниже А1, минимальной свободной энергией обладает перлит:
Механизм превращения аустенита в перлит при
медленном охлаждении
Превращение связано с диффузией углерода, сопровождается полиморфным превращением
выделением углерода из аустенита в виде цементита, разрастанием образовавшегося цементита.
Вначале наблюдается инкубационный подготовительный период - время,
втечение которого сохраняется переохлажденный аустенит. Превращение протекает с различной скоростью и достигает максимума при образовании 50 % продуктов распада. Затем скорость начинает уменьшаться и постепенно затухает. Образовавшаяся пластинка цементита растет, удлиняется и обедняет соседние области углеродом. Рядом с ней
образуются пластинки феррита.
Взависимости от дисперсности продукты распада А-П имеют различное название:
–перлит (самый крупный).
Образуется при переохлаждении до температуры
Т= 650…700 oС. Твердость составляет 180…250 НВ.
–сорбит (более мелкий).
Образуется при переохлаждении до температуры
Т = 600…650 oС. Твердость составляет 250…350 НВ. Структура характеризуется высоким пределом упругости, достаточной вязкостью и прочностью.
– троостит (мелкий).
Образуется при переохлаждении до температуры
Т = 550…600 oС. Твердость составляет 350…450 НВ.
3.Превращение аустенита в мартенсит,
•происходит при быстром охлаждении ниже температуры нестабильного равновесия
Механизм превращения аустенита в мартенсит при высоких скоростях охлаждения
происходит при высоких скоростях охлаждения, когда диффузионные процессы подавляются. Сопровождается полиморфным превращением
в
При охлаждении стали со скоростью, большей критической (V > Vк), превращение начинается при температуре начала мартенситного превращения (Мн) и заканчивается при температуре окончания мартенситного превращения (Мк).
В результате такого превращения аустенита образуется продукт закалки – мартенсит.
Минимальная скорость охлаждения Vк, при которой весь аустенит переохлаждается до температуры т.Мн и превращается, называется критической скоростью закалки.
Так как процесс диффузии не происходит, то весь углерод аустенита остается в решетке
При образовании мартенсита кубическая
решетка сильно искажается, превращаясь в тетрагональную