Превращение аустенита при непрерывном охлаждении

Так как диаграмма изотермического распада аустенита строится в координатах температура – время, то на эту диаграмму можно наложить линии скоростей охлаждения V₁,V₂ (рисунок 13). По данной методике можно получить приближенное представление о качестве образующихся структур.

Рисунок 13. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении

При скоростях охлаждения V₁, V₂, V₃ – образуются структуры соответственно: перлита, сорбита и троостита. При скоростях охлаждения V₄ аустенит превращается в бейнит. При скоростях выше критической V > V_к аустенит превращается в мартенсит.

Влияние скорости охлаждения на положение критической точки A_r1 и образование структуры в эвтектоидной стали показано в таблице 1.

Таблица 1

Структуры в эвтектоидной стали

Скорость олаждения, град/с	Температура критической точки, °C		Образующаяся структура	HRCэ
	Ar1	Mн
<10	700	–	перлит	15
10	650	–	сорбит	30
70	550	–	троостит	40
100	500 – 550	200	бейнит	50
>150	200	200	мартенсит	60

Мартенситом (рисунок 14) называют пересыщенный твердый раствор углерода в Fe_α с той же концентрацией углерода, что и в исходном аустените.

Рисунок 14 – Ячейка мартенсита

Мартенситное превращение начинается при температуре, называемой мартенситной точкой М_н, и протекает в широкой области температур. Температуру, при которой мартенситное превращение заканчивается, обозначают точкой М_к. Положение мартенситных точек определяется количеством углерода в стали (рисунок 15). Минимальная скорость охлаждения, при которой аустенит превращается только в мартенсит, называется критической скоростью охлаждения, или критической скоростью закалки.

Рисунок 15 - Влияние содержания углерода на мартенситные точки стали

Характерными свойствами для сталей с мартенситной структурой являются высокая твердость и малая пластичность. Твердость мартенсита зависит главным образом от содержания углерода и мало изменяется от наличия легирующих элементов. Хрупкость стали увеличивается с увеличением содержания углерода. Вязкость закаленной углеродистой стали невелика из-за неоднородности мартенсита, что приводит к концентрации напряжений. Вследствие этого возможно образование микротрещин, накопление которых приводит к потере пластичности и хрупкому разрушению стали. Для повышения конструкционной прочности все стали после закалки подвергаются отпуску.

Задание

1. Произвести закалку образцов из стали 40 по режимам, указанным в протоколе отчета. Определить, какому виду закалки подвергается каждая партия образцов (полная, неполная, с перегревом).

2. Произвести отпуск при температурах 200, 400, 600⁰С образцов из стали 40, закаленных с охлаждением в воду с температуры А _С3 + (30-50⁰).

3. Построить и проанализировать графики изменения твердости в зависимости от температуры закалки, скорости охлаждения и температуры отпуска.

4. По режимам термической обработки и полученной твердости определить предполагаемую структуру термически обработанной стали 40.

5. По твердости и структуре определить вероятную термическую обработку заданных марок сталей. (Решение практических задач. Таблица 1 приложения 2).

6. Оформить отчет по работе.