§ 6. Превращение мартенсита при нагреве.
Мы будем рассматривать превращение при отпуске стали.
Мартенсит-
неустойчивая структура. При
нагревании происходит диффузия углерода
из решетки, до тех пор, пока в решетке
не останется равновесное количество
углерода, то есть
.
1).
Заметной диффузии углерода не происходит.
2).
Только часть избыточного углерода выделяется из решетки мартенсита:
но
отношение
тем не менее не равно единице,
(мартенсит
превращается в мартенсит отпуска)
Углерод,
выделившийся из решетки мартенсита
образует
карбид
(«эпсилон-карбид»),
то есть
карбид
Решетка карбида когерентно связана с решеткой мартенсита. То есть существует граница раздела между этими двумя фазами, по которой атомы железа принадлежат и решетке карбида и решетке мартенсита (нужно плавно сочленить две кристаллические решетки, даже те, которые находятся в разных фазах; сочленение подобно конструктору Lego).
3).
Происходит нарушение когерентности. Нет плавного перехода, наблюдается четкая граница зерен и искажения.
Если
то образуются механические смеси
феррита с цементитом:
(с
ростом температуры нагрева, выделяются
смеси
с
):
при
образуется
(тростит
отпуска)
при
образуется
(сорбит
отпуска)
при
образуется
(перлит)
Основные виды термической обработки.
1). Отжиг.
2). Нормализация.
3). Закалка.
4). Отпуск.
Термическая обработка проводится с целью изменения структуры и свойств путем нагрева до определенной температуры, выдержки и охлаждения с заданной скоростью (в различных средах) без изменения химического состава материала.
Из этого следует, что любая термообработка включает три операции:
1). Нагрев.
2). Выдержка.
3). Охлаждение.
Пример схемы термической обработки:
Нагрев стали связан с критическими точками.
Критические температуры (критические точки) в сталях.
1 – диффузионный отжиг
2 – полный отжиг
3 – неполный отжиг
4 – нормализация
-
интервал температур
1). Нижняя критическая точка для доэвтектоидных сталей (нижняя критическая температура):
:
2). Верхняя критическая точка для доэвтектоидных сталей (верхняя критическая температура):
:
3). Верхняя критическая точка для заэвтектоидных сталей (верхняя критическая температура для заэвтектоидной стали):
4).
(температура Кюри)
Индекс
ставится, если идет речь о нагреве:
.
Если речь идет об охлаждении, то ставится
индекс
:
Различают предварительную термообработку, улучшающую технологические свойства материала при изготовлении детали и окончательную термообработку, формирующую структуру, эксплуатационные и механические свойства.
Рассмотрим отдельные виды термообработки (классификация по Бочвару):
Отжиг 1 рода.
Вообще существует три разновидности отжига 1 рода, но мы будем рассматривать только одну:
- диффузионный отжиг (гомогенизация, то есть приведение к общему виду). Это предварительная термообработка.
Цель- выравнивание химического состава по сечению слитка либо крупной отливки.
Температура
нагрева на
ниже линии солидус (такая температура
нужна для того чтобы прошли диффузионные
процессы перераспределения химических
элементов):
Продолжительность отжига 1 рода: 20-50 часов (если деталь средних стандартных размеров) и 100 часов для крупных отливок.
Диффузионный отжиг в наибольшей степени уменьшает дендритную ликвацию, хотя и не устраняет это явление до конца.
Недостаток: из-за высокой температуры нагрева образуется крупное зерно. Крупнозернистость устраняется либо последующей обработкой давлением, либо нормализацией, либо полным отжигом.