21.Перлитное и мартенситное превращение

Мартенситное превращение при охлаждении происходит не при постоянной температуре, а в определённом интервале температур, при этом превращение начинается не при температуре распада аустенита в равновесных условиях, а несколькими сотнями градусов ниже. Оканчивается превращение при температуре значительно ниже комнатной. Таким образом, в интервале температур мартенситного превращения в структуре стали, наряду с мартенситом, есть и остаточный аустенит.

При пластической деформации стали при температурах мартенситного превращения количество мартенсита увеличивается. В некоторых случаях также влияет упругая деформация. Возможно превращение аустенита в мартенсит при комнатных температурах под действием пластической деформации.

Кроме железоуглеродистых сплавов, мартенситное превращение наблюдается и в некоторых других, например, сплавах на основе титана (сплавы типа ВТ6, ВТ8, ВТ14), меди (бронзы типа БрАМц 9-3).Перлитное превращение - эвтектоидное превращение (распад) аустенита, происходящее ниже 727°С (по другим источникам 723°С) и заключающееся в одновременном зарождении и росте внутри аустенита (ɣ-фаза) двух новых фаз: феррита (ɑ-фаза) и цементита (Fe₃C) имеющих пластинчатую форму. Схематически процесс описывается формулой:

ɣ→ɑ+Fe₃C

Перлитное превращение происходит в сталях, содержащих более 0,025%С (по массе), а также в белых и серых чугунах (за исключением чугунов на ферритной металлической основе).

Структура, образующаяся в результате превращения, называется перлит и она состоит из тонких чередующихся пластинок (кристаллов) феррита и цементита. Составы всех трех фаз при медленном охлаждении строго определен: в нелегированной стали или чугуне

22. Влияние то на свойства стали. Виды то.

ТО заключается в следующих операциях: нагрев изделий до определенной температуры, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение с заданной скоростью с целью изменения структуры и свойств стали. ТО влияет на прочностные и эксплуатационные характеристики многих машиностроительных материалов.

ТО позволяет значительно изменить многие свойства металлов, особенно механические. Основными факторами воздействия при ТО являются температура и время. Изменяя температуру и скорость нагрева или охлаждения, можно целенаправленно ихменять структуру и свойства стали в зависимости от требований, предъявляемых к изделиям.

Принципиальная возможность того или другого вида термической обработки определяется диаграммами фазового равновесия сплавов. Основой для выбора видов и режимов термической обработки сталей является часть диаграммы Fe-Fe3C с содержанием углерода до 2,14% и расположенная ниже линии солидус.

Основные виды ТО: отжиг, нормализация, закалка, отпуск, старение.

23. Отжиг и нормализация стали. Отжиг первого и второго рода.

Отжиг является весьма распространенной операцией ТО обработки сталей и чугунов. При отжиге сталь нагревают ниже или выше температур критических точек, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают (обычно вместе с печью). В результате получается стабильная структура. Отжиг применяют для устранения неоднородности микроструктуры литых деталей, для снятия наклепа в материале после прокатки, ковки и других видов обработки, а также для подготовки детали к последующей технологической операции (резанию, закалке и т.д.)

Диффузионный отжиг (гомогенизацию) применяют для устранения дендритной ликвации в стальных слитках и отливках. Его также назначают для повышения пластичности и вязкости легированных сталей. Схема: нагрев примерно до 1100 градусов, длительная выдержка (8-20 часов), медленное охлаждение. Однако из-за высоких температур происходит рост зерна стали (устраняется проведением полного отжига или нормализации).

Рекристаллизационный отжиг применяют для снятия наклепа и повышения пластичности холоднодеформированной стали. Схема: нагрев до температур, превышающих порог рекристаллиации (650-760 градусов), выдержка в течении 0,5-1,5 ч, медленное охлаждение. В процессе такого отжига вытянутые в результате деформации зерна феррита становятся равновесными, а также происходит коагуляция и сфероидизация частиц цементита, в результате чего повышается пластичность сталей.

Отжиг для снятия остаточных напряжений применяют для стальных изделий после литья, сварки или механической обработки. Схема: нагрев до 160-700 градусов, выдержка в течении 2-3 часов и последующее медленное охлаждение. Выбор температуры зависит от вида предшествующей обработки: после резания – при 570-600, сварки – при 650-700, шлифования – при 160-180.

Полный отжиг применяют для перекристаллизации всей структуры всей доэвтектоидной стали с целью измельчения зерна ферритной и перлитной составляющих и снятия остаточных напряжений. Схема: нагрев стальных деталей на 30-50 С выше точки Ас3, выдержка при этой температуре и медленное охлаждение с печью. Как результат высокая вязкость и пластичность стали.

Разновидностью полного отжига является нормализация. Применяется для получения мелкозернистой однородной структуры , частичного снятия внутренних напряжений и наклепа, улучшения штампуемости и обрабатываемости резанием. Схема: нагрев на 30-50 С выше Ас3 для доэвтектоидных или выше Ас ст для заэвтектоидных сталей, выдержка в течении 0,5-3 ч с последующим охлаждением на воздухе.Нормализация более экономична чем отжиг (ускоренное охлаждение на воздухе – быстрее процесс.

Неполный отжиг применяется для улучшения обрабатываемости резанием и получения зернистого перлита в структуре заэвтектоидных сталей. Схема: нагрев на 30-50 С выше точки Ас1, выдержка и медленное охлаждение. Заэвтектоидная сталь подвергается только неполному отжигу, т.к. при этих температурах происходит почти полная перекристаллизация перлита (из пластинчатого строения в зернистое).

Изотермический отжиг применяют для измельчения зерна , снижения твердости и снятия внутренних напряжений. Схема: нагрев до температур выше точки Ас3 на 20-30 С, выдержка и сравнительно быстрое охлаждение до температур 680-620 С и выдержка при этой температуре до полного распада аустенита, после чего детали охлаждают на воздухе.