Перлитном превращении

При одинаковой температуре аустенито->перлитного превращения.

В случае перлитного превращения образуются фазы, резко отличающиеся по составу от исходной: феррит, почти не содержащий углерода, и цементит, содержащий 6,67%, С. Поэтому превращение аустенит->перлит сопровождается диффузией, перераспределением углерода. Скорость диффузии резко уменьшается с понижением температуры, следовательно, с этой точки зрения увеличение переохлаждения должно замедлять превращения.

Следовательно, разная скорость перлитного превращения при разной степени переохлаждения определяется тем, что подобным образом зависят от степени переохлаждения скорость рост (с. к.) и число образующихся центров (ч. ц.) перлита (рис. 184). В точке А{ и ниже 200°С оба параметра кристаллизации— ч. ц. и с. к. — равны нулю и имеют максимальное значение при переохлаждении, равном 150—200°С.

Таким образом, все перечисленные факторы, которые снижают скорость аустенито-перлитного превращения, способствуют углублению прокаливаемое™.

Практически наиболее важной является способность легирующих элементов замедлять скорость распада аустенита в районе перлитного превращения, что выражается в смещении линии вправо на диаграмме изотермического распада аустенита1. Это способствует более глубокой прокаливаемости и переохлаждению аустенита до интервала мартенситного превращения при более медленном охлаждении, например при охлаждении в масле или на воздухе, что естественно связано с уменьшением критической скорости закалки.

Продукты перлитного превращения имеют пластинчатое строение (рис 102). Чем больше переохлаждение, тем тоньше получающаяся феррито-цементитная структура, т. е. меньше величина межпластинчатого расстояния (Д„) (рис. 102, а), равного усредненной сумме толщин двух пластинок феррита и цементита (рис. 103), соответственно выше и твердость. Пластинчатые структуры эвтектоид-ного типа часто определяют как перлит, сорбит и троостит или соответственно грубо-, средне- и тонкодифференцированный перлит.

щения сдвигают вправо, т. е. в сторону большего времени выдержки, кривые начала и конца распада. Причина высокой устойчивости переохлажденного аустенита в области перлитного превращения легированной стали состоит в том, что в результате влияния легирующих элементов тормозится у ->• «-превращение и образуются сразу специальные карбиды. Для получения такой структуры должно пройти диффузионное перераспределение не только углерода, но и легирующих элементов.

Легирующие элементы влияют неодинаково на устойчивость аустенита в перлитной и промежуточной областях. Чаще в стали с небольшим содержанием углерода максимальная скорость превращения соответствует промежуточной области (рис. 115, а), а в сталях с высоким содержанием углерода — интервалу температур перлитного превращения (рис. 115, б).

Скорость охлаждения при отж.иге зависит от устойчивости переохлажденного аустенита, а следовательно, от состава стали. Чем больше устойчивость аустенита в области температур перлитного превращения, тем медленнее должно быть охлаждение. Поэтому легированные стали, обладающие высокой устойчивостью переохлажденного аустеннта, охлаждают значительно медленнее (\0— \(Ю °С/ч), чем углеродистые (150— 200 °С/ч). Скорость охлаждения при отжиге можно регулировать, проводя охлаждение печи с закрытой или открытой дверцей, с полностью или частично выключенным обогревом.

Высокий отпуск («низкий отжиг»). После горячей механической обработки сталь чаще имеет мелкое зерно и удовлетворительную микроструктуру, поэтому не требуется фазовой перекристаллизации (отжига). Но вследствие ускоренного охлаждения после прокатки или другой горячей обработки легированные стали имеют неравновесную структуру: сорбит, троостит, бейнит или мартенсит и, как следствие этого, высокую твердость. Для снижения твердости на металлургических заводах сортовой прокат подвергают высокому отпуску при 650—680°С (несколько ниже точки Л]). При нагреве до указанных температур происходят процессы распада мартенсита и (или) бейнита, коагуляция карбидов в троостите и в итоге снижается твердость. Углеродистые стали подвергают высокому отпуску в тех случаях, когда они предназначаются для обработки резанием, холодной высадки или волочения. После высокотемпературного отпуска доэвтектоидная сталь лучше обрабатывается резанием, чем после полного отжига, когда структура — обособленные участки феррита и перлита. Структурно свободный феррит налипает на кромку инструмента, ухудшает качество поверхности изделия, снижает теплоотдачу, и поэтому снижает скорость резания и стойкость инструмента. Для высоколегированных сталей, у которых практически не отмечается перлитного превращения (см. рис. 118, в), высокий отпуск является единственной термической обработкой, позволяющей понизить их твердость.

Повышение температуры нагрева под закалку (или увеличение длительности нагрева) приводит к растворению карбидов, укрупнению зерна и гомогенизации аустенита. Это способствует повышению устойчивости переохлажденного аустенита, особенно в районе температур перлитного превращения, и уменьшению критической скорости закалки и увеличению прокаливаемое™ стали. Однако чрезмерное повышение температуры нагрева для закалки увеличивает количество остаточного аустенита (рис. 128, в), что снижает твердость стали (рис. 128, б), приводит к сильному росту зерна и увеличению деформации обрабатываемых изделий.

В аустенито-перлитном превращении ведущую роль играет диффузия углерода, и превращение следует назвать диффузионным.

1 Установлению причины замедляющего действия легирующих элементов на распад переохлажденного аустенита посвящен ряд обстоятельных иссле-допаний (В. С. Садовский, М. Е. Блантер, Р. И. Энтин, Р. Мел, А. Хультгрен и др.). Замедление распада аустенита следует объяснить рядом факторов, но главным является, по-видимому, то, что при перлитном превращении в легированной стали требуется диффузия легирующих элементов для образования карбида, тогда как в углеродистой стали для образования цемента ~ _"' требуется только диффузия углерода.

* Некоторые авторы считают, что «ведущих» фаз при перлитном превращении нет, и рост цементита и феррита идет как совместный процесс.

Термическое старение заметно протекает в низкоуглеродистых сталях. При более высоком содержании углерода вследствие зародышевого воздействия большого количества цементитных частиц, образовавшихся при перлитном превращении самостоятельного выделения третичного цементита (е-карбида) не наблюдается.

Сплав V (0,8% С) является эвтектоидным. Кристаллизация с образованием аустенита протекает в интервале 5—6 (см. рис.5.4,а). Затем аустенит охлаждается до температуры точки 7 (727° С), происходит эвтектоидное превращение и образуется структура перлита. У сплава У имеется перегиб при температурах кристаллизации (участок 5—6) и площадка при перлитном превращении (участок 7—7').

Значения vp и v3 при перлитном превращении существенно меняются в зависимости от переохлаждения. Отношение vp/v3 уменьшается с понижением температуры, в результате чего изменяется и структура перлита. У точки Аг, отношение vp/v3 достаточно велико, a V3 — еще относительно невелика. Напротив, вблизи наибольшей скорости превращения отношение vp/v3 существенно уменьшается.

Легирование Мо оказывает наиболее существенное влияние на параметры кристаллизации при перлитном превращении. Ni понижает параметры кристаллизации при относительно незначительном переохлаждении, а Со повышает их значения.

Влияние легирующих элементов на параметры кристаллизации при перлитном превращении объясняется изменением межпластиночного расстояния в перлите и, следовательно, диффузией при росте перлита; изменением скорости диффузии С в аустените и необходимостью диффузионного перераспределения легирующих элементов.

Для определения теплосодержания чугуна следует учесть расход на скрытую теплоту перлитных превращений и плавления. Наибольший тепловой эффект при перлитном превращении может быть оценён в 21,5±1,5 кал/г при ~ 0,8% С со снижением до 0 при содержании углерода 0°/0 и • 6,7% [34]. Скрытая теплота плавления может быть оценена в 55 ±5 кал/г [34].

Термическое старение заметно протекает в низкоуглеродистых сталях. При более высоком содержании углерода вследствие зародышевого воздействия большого количества цементитных частиц, образовавшихся при перлитном превращении, самостоятельного выделения третичного цементита (е-карбида) не наблюдается .

Термическое старение заметно протекает в низкоутлеродистых сталях. При более высоком содержании углерода вследствие зародышевого воздействия большого количества цементитных частиц, образовавшихся при перлитном превращении, самостоятельного выделения третичного цементита не наблюдается.