43. Закалка с полиморфным превращением. Мартенситное превращение.

Закалка с полиморфным превращением – применима ко всем сплавам, в которых при охлаждении происходит изменение типа кристаллической решетки, во время ускоренного охлаждения при такой закалке не протекает мартенситное превращение, а образуется фаза – мартенсит, поэтому закалку с полиморфным превращением часто называют закалкой на мартенсит. Мартенситное превращение. М.п. было открыто при изучении закалки сталей, оно протекает при быстром охлаждении с температур выше А₁. Мартенсит в стали является пересыщенным раствором углерода в -железе, атомы углерода, растворенные в ГЦК решетке аустенита, сохраняют свое положение в ОЦК рещетке -железа, в результате решетка мартенсита оказывается сильно искажена, и в ней возникают большие напряжения, т.о. мартенсит имеет тот же состав, что и исходный аустенит, но но отличающийся от аустенита типом кристаллической решетки и представляет собой пересыщенный твердый раствор. Мартенситные превращения бездиффузионные, не сопровождающиеся диффузионным перераспределением атомов железа и углерода. Мартенситное превращение начинается для каждой стали при определённой температуре, обознач.М_н(М_s). Температура начала м.п. всегда выше критической скорости закалки.

М.п. невозможно подавить даже при самых высоких скоростях охлаждения. М.п. заканчивается при температуре М_к(М_f). Т.о. мартенситное превращение происходит в интервале температур М_н и М_к. Мартенсит может образовываться только в интервале температур М_н и М_к.. М.п. не имеет инкубационного периода, при переходе через М_н мгновенно образуется мартенсит. (1 км/с). М.п. никогда не идет до конца, поэтому в закаленной стали всегда есть остаточный аустенит (А_ост).

45. Отпуск закаленной стали. Низкий, средний и высокий отпуск. Нагрев закаленных сталей до температур, не превышающих А₁, называют отпуском. Закаленный сплав находится в кажущемся стабильном состоянии (метастабильном) и обладает повышенным уровнем свободной энергии. При закалке образуется пересыщенный твердый раствор. Главным процессом при старении и при отпуске сплава является распад метастабильного пересыщенного раствора. Процесс распада пересыщенного твердого раствора в закаленном сплаве протекают самопроизвольно и сопровождаются выделением тепла. Основные параметры отпуска – температура нагрева и время выдержки. Отпуску подвергают сплавы, закаленные на мартенсит. При нагреве после закалки увеличивается подвижность атомов и создается условие для протекания процессов, изменяющих структуру сталей в направлении более равновесного состояния. Характер этих процессов определяется особенностями строения закаленных сталей, а) сильно пересыщенные твердые растворы - мартенсита; б)повышенной плотностью в мартенсите дефектов решетки; в) наличием остаточного аустенита. Главным процесс при отпуске – выделение цементита из мартенсита – 1-ое превращение при отпуске закаленной стали. Распад мартенсита происходит в 2 стадии. 1) начиная с Т=80-100 гр. С начинается распад,при этом происходит образование скоплений углерода – кластеров. С Т приблиз. 100 гр. С обнаруживается метастабильный  - карбид, у него другое содержание С чем у Ц и другая кристаллическая решетка. В интервале Т=100-200 гр. С обр-ся «низкотемпературный» цементит (Fe_xC), который отличается от Ц длиной ребра куба. Образование стабильного Ц происходит при Т > 250 гр. С, наиболее активно при Т приблиз.=300-400 гр. С. Следующей стадией является коагуляция (укрупнение за счет других) и сфероидизация Ц. Это завершающая стадия процесса карбидообразования, дело в том, что при распаде М образуются выделения К разной величины, соотносительно концентрации углерода в твердом растворе около мелких и крупных частиц будет разной в твердом растворе. Эта разность концентраций создает условия для диффузии углерода от мест с большей концентрации к объему с меньшей концентрацией, т.е. выравнивание концентраций углерода. В результате выравнивания диффузия -тверд. р-р около мелких частиц становится ненасыщенным, а около крупных – пересыщенным, тогда К расположенные в объёме с большим содержанием С будут увеличиваться в размерах, а мелкие раств. – коагуляция. Эти процессы стремяться к уменьшению внутренней энергии. К в результате коагуляции увеличивают свои размеры, а в дальнейшем изменяют свою форму – из тонких пластин в сфероиды. Т.о. переносом вещества через твердый раствор осуществляется процессами коагуляции и сфероидизации Ц при отпуске закаленных сталей ниже 350 гр. С эти процессы развиты слабо, интенсивная коагуляция начинается при Т приблиз. = 350-450 гр. С. Выше 550 гр. С частицы Ц становятся сферическими. Средний размер частиц Ц тем больше, чем больше температура отпуска. В процессе отпуска особенно высокоуглеродистых и легированных сталей существенную роль играет распад А_ост, он протекает активно при интервале Т=200-300 гр. С. При этом в начале А_ост превращается в М и начнет распадаться в феррито – цементитную смесь. Виды отпуска сталей. По температуре нагрева при отпуске различают отпуск: а) низкий; б)средний;

в)высокий. А – Низкий отпуск – на отпущенный М проводят при Т=120-250 гр. С, обычно применяют для режущего инструмента. Цель – сохранить твердость и уменьшить остаточные напряжения, возникшие при закалке. Т.о. температура выбирается такой, чтобы твердость и износостойкость или не уменьшались, или уменьшались слабо. Б – Средний отпуск- отпуск на тростит отпуска, проводят при Т=350 – 450 гр. С, его используют в тех случаях, когда необходимо сочетание высокой прочности и высокой упругости. В результате образуются мелкие зерна Ф и мельчайшие выделения Ц, тогда эти выделения Ц служат препятствием на пути движения дислокаций и делают невозможным даже микро деформации – для упругих элементов конструкций(пружин, рессор и т.д.);

В – Высокий отпуск – отпуск на сорбит отпуска. Т=450-650 гр. С, обычно используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить сочетание достаточной прочности и пластичности, и тем самым создать структуру с хорошим сопротивлением ударным нагрузкам, и т.о. обеспечить высокую надежность. Поэтому сочетание закалки с высоким отпуском – термическое улучшение, или просто улучшение. Эту термообработку применяют к сталям, содержащим от 0,30 до 0,60 % С – среднеуглеродистые стали (также применяется поверхностная закалка).