Аустенитного превращения

Легирующие элементы не влияют на кинетику мартенсит-ного превращения, которая, по-видимому, похожа во всех сталях. Их влияние сказывается здесь исключительно на положении температурного интервала мартенситного превращения, а это в свою очередь отражается и на количестве остаточного аустенита, которое фиксируется в закаленной стали. Некоторые элементы повышают мартенситную точку и уменьшают количество остаточного аустенита (алюминий, кобальт), другие не влияют на нее (кремний), но большинство снижает мартенситную точку и увеличивает количество остаточного аустенита (рис. 285). Из диаграммы видно, что 5% Мп снижает мартенситную точку до 0°С, следовательно, при таком (или большем) содержании этого легирующего элемента охлаждением можно зафиксировать аустенитное состояние.

Дальнейшее увеличение содержания углерода и легирующего элемента не только сдвигает вправо область перлитного распада, но и снижает мартенситную точку, переходя ее в область отрицательных температур. В этом случае сталь, охлажденная на воздухе до комнатной температуры, сохранит аустенитное состояние.

После охлаждения до комнатной температуры аустенитное состояние сохраняется, при этом точка Ms лежит еще ниже комнатной температуры, но точка MD вследствие обеднения аустенита углеродом и легирующими элементами переместилась в зону положительных температур. Деформация во время испытания при комнатной температуре ведет к образованию мартенсита. Таким -образом исходное, аустенитное, сравнительно малопрочное состояние в процессе испытания (или эксплуатации) в результате пластической деформации превращается в высокопрочное, мартенситное.

Введение достаточного количества никеля в 18%-ную хромистую сталь переводит ее в аустенитное состояние во всем диапазоне температур, что обеспечивает лучшие механические свойства, меньшую склонность к росту зерна, а также делает сталь более коррозионностойкой и не хладноломкой.

Аустенитное состояние сплавов 18% Сг и 8—15% Ni в зависимости от колебания состава может быть устойчивым и неустойчивым. В последнем случае охлаждение сплава до низких температур (ниже 0°С) может привести к образованию мартенсита (а'), которое можно вызвать также пластической дефор-

ВТМО связана с наклепом при температурах выше порога рекристаллизации, а НТМО — при температурах, хотя и ниже порога рекристаллизации, однако выше температуры мартенситного превращения. В процессе ВТМО и НТМО нагрев производится выше точки Ас„ поскольку сталь необходимо перевести в аустенитное состояние.

На участке полной перекристаллизации (рис. 13.17,16) в металле проходят процессы аустенитизации, роста зерна и перераспределения легирующих элементов и примесей. Аустенитиза-ция — переход Fea -»• Fev. Этот переход для доэвтектоидных сталей происходит в интервале температур, причем в условиях неравновесного сварочного нагрева с большими скоростями он начинается и заканчивается при температурах более высоких, чем равновесные ЛС] и А сз. При нагреве до температур начала аустенитизации сталь получает структуру феррито-перлито-карбидной смеси. Переход в аустенитное состояние представляет собой фазовое превращение диффузионного типа. Превращение начинается на участках перлита. Зародыши аустенита образуются на межфазных поверхностях феррит—цементит. Поскольку на каждом участке перлита возникает несколько зародышей аустенита, превращение Fea ->- FeT приводит к измельчению зерна. При росте зародышей зерен аустенита вместе с перестройкой ОЦК решетки в ГЦК решетку возникает новая кристаллографическая ориентация последней. В результате исчезают границы бывших* аусте-нитных зерен и образуются новые границы при стыковке растущих зерен. После завершения этого процесса образуются так называемые начальные зерна аустенита. Чем дисперснее исходная структура стали, т. е. чем больше межфазная поверхность, на которой образуются зародыши зерен аустенита, тем меньше размер начального аустенитного зерна.

носвободного феррита. Т. к. превращение аустенита при правильной закалке С. с. в воде всегда протекает при темп-pax, лежащих ниже порога рекристаллизации, то существенное влияние на ее свойства оказывает явление фазового наклепа: Дробление кристаллич. структуры, полученное в результате фазового наклепа, одновременно с повышением вязкой прочности вызывает существенное повышение сопротивления отрыву. В этом причина исключительно полезного влияния закалки на низкоуглеродистую легированную сталь, резко уменьшающей склонность к хрупким; разрушениям. Особое влияние на склонность низколегированной С. с. к хрупким разрушениям оказывает величина действительного зерна. Чем мельче зерно, тем меньше склонность стали к хрупким разрушениям. Наилучшее сочетание всех свойств низколегированная С. с. приобретает после закалки в воде с последующим высоким отпуском, если закалка произведена с минимальной темп-ры нагрева, обеспечивающей все же полный переход стали в аустенитное состояние и вместе с тем минимально достижимую для данной стали величину действительного зерна.

В. И. Шашлов на основании своих исследований приходит к заключению, что при напряжениях, равных 50% предела текучести, демпфирующая способность сталь 20 и сталь 45 не зависит от ее термообработки и что для нормализованных углеродистых сталей при напряжении, равном пределу выносливости, их демпфирующая способность не зависит от содержания углерода. Для всех доэвтек-тоидных сталей повышение скорости охлаждения после их нагрева выше точки Лсз (переход в аустенитное состояние) и после выдержки приводит к снижению их демпфирующей способности.

Чистое железо — мягкий и пластичный металл и поэтому он чаще используется лишь в качестве исходного материала при производстве специальных сталей. Стали состоят из железа с добавками углерода, который в сочетании с соответствующей термической обработкой, увеличивает пределы текучести и ползучести. Растворенный углерод стабилизирует аустенит — высокотемпературную аллотропическую форму железа — и очень незначительно стабилизирует феррит, находясь в стали преимущественно в виде цементита Fe3C. Когда температура стали повышается, сталь переходит в аустенитное состояние, а при последующем охлаждении ниже этой температуры сталь претерпевает эвтектоидное превращение, в результате которого выделяется феррит и цементит. Если превращение имеет место при температуре, при которой диффузионные процессы не происходят, образуется мартенсит, представляющий собой пересыщенный твердый раствор углерода в железе и обладающий высокой твердостью. Когда превращение происходит при высокой температуре, образуется перлит, который состоит из пластинок феррита и цементита. Стали бывают либо доэвтектоидные, в которых содержится в основном феррит, либо заэвтектоидные, содержащие свободный цементит. Структура, состоящая из феррита и перлита, мягкая и пластичная, но с увеличением скорости охлаждения, температура превращения понижается и перлитная структура становится более мелкозернистой, а материал более твердым. При промежуточных значениях температуры между мартенситом и лерлитом существуют структуры, известные под общим названием бейнит. Мелкие выделения цементита и феррита, наблюдаемые с помощью металлографического микроскопа, меняют структуру от пластинчатой при высокой температуре (верхний бейнит), до перистой при более низкой температуре (нижний бейнит).

гомогенное аустенитное состояние во всем диапазоне температур, вплоть до

Для получения однородного по составу (гомогенного) аусте-нита при нагреве требуется не только перейти через точку окончания перлито-аустенитного превращения, но и перегреть сталь выше этой точки, или дать выдержку для завершения диффузионных процессов внутри аустенитного зерна.

Начало перлито-аустенитного превращения сопровождается образованием первых зерен аустенита. Первые зерна аустенита образуются на границе между ферритом и цементитом — структурными составляющими перлита. Так как эта граница весьма разветвлена1, то превращение начинается с образования множества мелких зерен. Следовательно, по окончании превращения перлита в аустенит образуется большое количество малых аустенитных зерен. Размер этих зерен характеризует так называемую величину начального зерна аустенита.

Начальное зерно определяется размером зерна в момент окончания перлито-аустенитного превращения.

Дальнейшие успехи в создании прочных сталей связаны с тем, что у некоторых многокомпонентных легированных сталей (с относительно небольшим общим содержанием легирующих добавок) при охлаждении с температуры аустенитного превращения в определенном интервале температур (450—550°С) не наблюдается распада аустенита, сопровождающегося образованием твердых феррито-цементитных смесей. В этом интервале сталь неограниченное время остается в пластичном состоянии; ее можно ковать, штамповать, прокатывать. Это положило начало термомеханической обработке, представляющей собой сочетание процессов термообработки и пластической деформации.

При нагреве и охлаждении стали в процессе термической обработки ее структура претерпевает ряд последовательных превращений, которые определяются диаграммой состояния системы Fe-Fe,C. Следует представлять за символами отдельных фаз и структур реальные кристаллы с особенностями их строения и состава. Для этого необходимо знать механизм кристаллизации и перекристаллизации, который включает образование центров новых кристаллов и их рост в соответствии с температурными зависимостями изобарных потенциалов жидкой Сж и твердой Ст фаз. В процессе охлаждения стали, нагретой выше температуры аустенитного превращения, происходят фазовые превращения в зависимости от скорости охлаждения. При этом при любом виде термической обработки реализуются четыре основных превращения. Рассмотрим эти превращения для эвтектоидной стали (содержание углерода 0,8%).

Дальнейшие успехи в создании прочных стале^ связаны с тем, что у некоторых многокомпонентных легированных сталей (с относительно небольшим общим содержанием легирующих добавок) при охлаждении с температуры аустенитного превращения в определенном интервале температур (450—550°С) не наблюдается распада аустенита, сопровождающегося образованием твердых феррито-цементитных смесей. В этом интервале сталь неограниченное время остается в пластичном состоянии; ее можно ковать, штамповать, прокатывать. Это положило начало термомеханической обработке, представляющей собой сочетание процессов'термообработки и пластической деформации.

Фиг. 18. Влияние температуры закалки на твердость серого чугуна: а — интервал перлитно-аустенитного превращения.

Следующим ответственным технологическим процессом является термическая обработка. От нее зависят механические свойства готового ротора, а также интенсивность и распределение остаточных напряжений. Первоначальная улучшающая термическая обработка должна проводиться до того, как поковка охладится до температуры 600° С, потому что ни слиток, ни термообработан-ная поковка не способны сопротивляться тем напряжениям, которые возникают при охлаждении до комнатной температуры. Окончательные свойства изделие приобретает после серии температурных циклов в области ферритно-аустенитного превращения и ниже. В табл. 15.6 перечислены применяемые виды термической обра-

Методы специализированных механических (машинных) испытаний предполагают оценку сопротивления образованию холодных трещин при нагружении сварных образцов постоянными нагрузками, моделирующими остаточные напряжения в сварных конструкциях. Образцы для испытаний могут быть различными. Например, в методе МВТУ образец представляет собой сварной тавр небольших размеров (рис. 3.4). К вертикальной стенке тавра прикладывают нагрузку N, создающую напряжения растяжения в шве и околошовной зоне. Образец нагружают при температурах, соответствующих началу аустенитного превращения, и выдерживают под нагрузкой в течение 20 ч и более после сварки. Серию образцов испытывают при различных нагрузках. Результаты испытаний представляют в виде графика зависимости времени до разрушения от разрушающего напряжения. Показателем, характеризующим сопротивление сварных соединений образованию холодных трещин, служит минимальное напряжение, при котором происходит разрушение образца или в нем появляются трещины.

Для получения однородного по составу (гомогенного) аусте-нита при нагреве требуется не только перейти через точку окончания перлито-аустенитного превращения, но и перегреть сталь выше этой точки, или дать выдержку для завершения диффузионных процессов внутри аустенитного зерна.

Начало перлито-аустенитного превращения сопровождается образованием первых зерен аустенита. Первые зерна аустенита образуются на границе между ферритом и цементитом — структурными составляющими перлита. Так как эта граница весьма разветвлена1, то превращение начинается с образования множества мелких зерен. Следовательно, по окончании превращения перлита в аустенит образуется большое количество малых аустенитных зерен. Размер этих зерен характеризует так называемую величину начального зерна аустенита.

Рекомендуем ознакомиться:

Аустенитно ферритной

Аустенитно мартенситной

Аустенито ферритной

Аустенито мартенситных

Азотирование цианирование

Азотистых соединений

Ацетилено кислородную

Адаптивным управлением

Адгезионными свойствами

Адгезионное соединение

Аэродинамическом отношении

Адиабатическом расширении

Адиабатного истечения

Администрации предприятий

Меню:

Главная страница Термины