9. Мартенситное превращение в стали. Структура. Свойства стали с мартенситной структурой.
Мартенситное превращение - бездиффузионное. Из-за высокой скорости охлаждения углерод не выделяется в виде цементита по границам зерен аустенита. Решетка γ-железа перестраивается в решетку α-железа. (Feγ > Feα или А > М) Углерод остается в решетке α-железа, образуя пересыщенный твердый раствор. Происходит превращение объемно-центрированной кубической решетки в тетрагональную и углерод занимает место в междоузлиях или в середине грани.
Мартенситное превращение начинается в точке Мн и заканчивается в точке Мк. Превращение не происходит до конца. Всегда остается аустенит. И для того что бы уменьшить количество аустенита применяют многократный отпуск в легированных инструментальных сталях или обработку холодом. Объем мартенсита больше чем аустенита. При превращении мартенсит образуется в виде пластин. Процесс мартенситного превращения сдвиговой.
Структура стали после мартенситного превращения мартенсит + остаточный аустенит. Свойства стали с мартенситной структурой:
- высокая твердость и малая;
- Хрупкость стали увеличивается с увеличением содержания углерода укрупнением мартенситных игл.
10. Бейнитное превращение, влияние легирующих элементов, структура и свойства бейнита.
Бейнит, структура стали, образующаяся в результате промежуточного превращения аустенита. Бейнит - игольчатый троостит. Сначала происходит выделение углерода по границам зерен аустенита. Аустенит обедняется углеродом. В обедненных участках происходит мартенситное превращение. При дальнейшем охлаждении происходит распад образовавшегося мартенсита на феррит и цементит. Из пересыщенного аустенита выделяется цементит. Образовавшийся обедненный аустенит превращается в мартенсит, который затем распадается на феррит и цементит. В результате образуется игольчатый бейнит. Бейнит делят на :
- верхний 500-3500С;
- нижний 350-2500С.
Верхний бейнит образуется из переохлаждённого аустенита при температурах 500-350°С. Верхний бейнит имеет "пористое" строение и состоит из вытянутых частиц феррита в форме реек и параллельных им тонких частиц цементита. Твёрдость и прочность сталей со структурой верхнего бейнита высоки, но пластичность понижена. У нижнего бейнита игольчатое строение, похожее на строение мартенсита, а состоит он из тонких частиц карбида, расположенного в пластинках феррита, пересыщенного углеродом. Карбиды нижнего бейнита очень мелкие, благодаря этому структура нижнего бейнита является предпочтительной, так как обеспечивает высокую твердость и прочность стали и при этом сохраняет высокую пластичность.
11. Виды отжига. Назначение, режимы. 12. Отжиг сталей. Дефекты отжига.
Отжигом называют процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали до определенной температуры и последующем медленном охлаждении для получения более равновесной структуры. Различают следующие виды отжига:
- Отжиг I рода – без полиморфного превращения.
1) Диффузионный отжиг (гомогенизация) применяется для равномерного распределения химических соединений по телу металла, уменьшения дендритной ликвации. Применяют этот отжиг для выплавленных слитков. Слитки помешают в печь сразу после выплавки. Нагревают металл до температур 1100-12000С. Выдержка при этой температуре составляет 8-20 часов. После отжига проводят отпуск при температуре 670-6800С с выдержкой 1-16 ч. для получения более мелкого зерна. Выдержка проводиться с учетом того, что на нагрев 1 мм сечения нужно 1-2 минуты. Выдержка заканчивается когда нагреется сердцевина заготовки. И далее медленное охлаждение 200С/мин.
2) Рекристаллизационный отжиг применяется для снятия наклепа (упрочнения металла) и повышения его пластичности. Температура рекритсализационного отжига находиться по формуле
Тр = 0,5Тпл
Выдержка проводиться с учетом того, что на нагрев 1 мм сечения нужно 1-2 минуты. Выдержка заканчивается когда нагреется сердцевина заготовки. И далее медленное охлаждение 200С/мин.
3) дорекристализационный отжиг для повышения пластичности при сохранении частичного упрочнения. Температура отжига – температура возврата и полигонизации.
То = (0,35-0,4)Тпл
Выдержка проводиться с учетом того, что на нагрев 1 мм сечения нужно 1-2 минуты. Выдержка заканчивается когда нагреется сердцевина заготовки. И далее медленное охлаждение 200С/мин.
- Отжиг II рода с полиморфным превращением.
1) Полный отжиг применяют для снижения твердости, повышения пластичности, измельчения структуры. Полный отжиг применяют для доэфтектоидных сталей.
То = Ас3 +(30-500С)
Выдержка проводиться с учетом того, что на нагрев 1 мм сечения нужно 1-2 минуты. Выдержка заканчивается когда нагреется сердцевина заготовки. И далее медленное охлаждение 2-30С/мин.Для сокращения продолжительности отжига легированные стали целесообразно подвергать изотермическому отжигу. Заэвтектоидную сталь полному отжигу не подвергают.
2) Неполный отжиг применяют для заэфтектоидных сталей. Температура нагрева
То = Ас1 +(30-500С)
Выдержка проводиться с учетом того, что на нагрев 1 мм сечения нужно 1-2 минуты. Выдержка заканчивается когда нагреется сердцевина заготовки. И далее медленное охлаждение 2-30С/мин.
2) Изотермический отжиг делается для доэфтектоидных легированных сталей. Температура нагрева
То = Ас1 +(30-1000С)
Выдержка проводиться с учетом того, что на нагрев 1 мм сечения нужно 1-2 минуты. Выдержка заканчивается когда нагреется сердцевина заготовки и произойдет распад аустенита. И далее медленное охлаждение 30-500С/мин.
4) Сфероидизирующий отжиг. Температура отжига 740-8200С. Выдержка проводиться с учетом того, что на нагрев 1 мм сечения нужно 1-2 минуты. Выдержка заканчивается когда нагреется сердцевина заготовки и произойдет растворение цементита и гомогенизация аустенита. И далее медленное охлаждение 10С/мин.
Дефекты отжига:
- Перегрев. Нагрев на температуру, при которой происходит рост зерна. Устраняется проведением повторной термообработки.
- Пережог. Неустранимый дефект нагрева. Связан с частичным оплавлением границ зерен.