7 Основи термічної обробки

7.1 Термічна обробка

Термічною обробкою (Т.о.) називають процеси, пов'язані з нагрівом і охолодженням металу, що знаходиться в твердому стані, з метою зміни структури і властивостей без зміни хімічного складу.

Т.о. характеризують основні параметри: нагрів до певної температури, витримка при цій температурі, швидкість нагріву і швидкість охолодження.

Залежно від температурних режимів Т.о. підрозділяється на види: відпал, нормалізація, гарт, відпуск, хіміко-термічна обробка; термомеханічна обробка.

Залежно від схильності до зростання аустенітного зерна при нагріві сталі бувають дрібно- і грубозернистими. Дрібнозернисті сталі в інтервалі температур нагріву 950-1000 ⁰С майже не змінюють величину зерна. У грубозернистих сталей зростання зерна починається відразу після переходу через критичну точку.

Можливість зміцнення сталей шляхом Т.о. обумовлена наявністю у них алотропічних перетворень у твердому стані. Охолоджуючи аустеніт з різними швидкостями і викликаючи тим самим різний ступінь переохолодження, можна отримати продукти розпаду аустеніту, що різко відрізняються за будовою і властивостями.

Уявлення про перетворення переохолодженого аустеніту можна отримати з діаграми його ізотермічного перетворення (рис.13).

Крива 1 відповідає початку розпаду аустеніту при різних ступенях переохолодження; лівіше за неї знаходиться переохолоджений аустеніт (область А).

Крива 2 показує закінчення процесу розпаду аустеніту на феритоцементитну суміш (область П).

Горизонтальна пряма Мн характеризує початок, а пряма Мк - кінець бездифузійного перетворення аустеніту в мартенсит. На діаграмі показані криві швидкостей охолодження сталі. Мала швидкість охолодження приводить до утворення грубої суміші фериту і цементиту. Чим більше швидкість охолодження, тим більше утворююча дрібнодисперсійна феритоцементитна суміш.

Рис.13 - Діаграма ізотермічного перетворення аустеніту

Сорбіт (перша гартівна структура), який отримують при швидкості охолодження сталі , є сумішшю фериту і цементиту; він відрізняється від перліту більш тонкодисперсною будовою, його твердість HRC20. Сталі із структурою сорбіту більш зносостійкі, використовуються для виготовлення навантажених деталей машин.

Троостіт (друга гартівна структура) отримують при швидкості охолодження в результаті розпаду переохолодженого аустеніту при 500-550 ⁰С, володіє значною пружністю; є тонкодисперсною сумішшю фериту і цементиту. Твердість його HRC~30. Сталі з такою структурою відрізняються високими значеннями міцності й пружності. Їх використовують для виготовлення пружин і ресор.

Перетворення аустеніту на мартенсит відбувається при дуже швидкому охолодженні (V₅>V_кр). При цьому фіксується типова для мартенситу голчаста структура. - є пересичений твердий розчин вуглецю в залізі . Процес йде за бездифузійним механізмом. Це тверда і крихка складова структур, . При швидкості структура сталі складається з троостіту і мартенситу.