Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Выше были рассмотрены превращения, происходящие в аустените при непрерывном охлаждении вплоть до комнатной температуры стали, нагретой выше критических температур. Работами С. С. Штейнберга и других исследователей установлено, что скорость охлаждения играет основную роль при получении переохлажденного аустенита. Чем больше скорость охлаждения, тем ниже температура, до которой аустенит сохраняется не
46
распавшимся. Получение той или иной структуры при термической обработке зависит от температуры, до которой переохлажден аустенит. Так, например, если аустенит углеродистой стали переохладить (т. е. сохранить нераспавшимся) до температуры ниже 300°, то мы получим структуру мартенсита. Если же его переохладить только до температуры 650°, то получим структуру сорбита и т. д. Непосредственный же переход аустенита в ту или иную структуру не требует большой скорости охлаждения, а в ряде случаев может происходить и при постоянной температуре. Превращение аустенита в ту или иную структуру, протекающее при постоянной температуре, называется изотермическим. Практически такое превращение осуществляется следующим образом. Изделие, нагретое до определенной критической температуры, погружают в ванну с расплавленной солью, имеющей необходимую температуру. В этой ванне изделие выдерживают определенное время, в течение которого происходит превращение аустенита в требуемую структуру. Затем изделие извлекают из ванны и охлаждают на воздухе или в воде до комнатной температуры. В зависимости от температуры соляной ванны получают ту или иную структуру.
При изотермическом превращении аустенита можно получить перлит, сорбит или троостит. Структуру мартенсита получить таким путем нельзя, так как он образуется только в интервале температур от Мн до Мк Это объясняется механизмом образования мартенсита. Переход аустенита в мартенсит происходит путем мгновенного образования игл мартенсита без их дальнейшего роста. Поэтому, если охлаждение приостановить, то прекратится процесс образования мартенсита. Превращение же аустенита в перлит, сорбит и троостит протекает по-иному: сначала образуется центр будущего зерна, а затем оно постепенно разрастается даже при постоянной температуре.
Для каждой стали можно построить по опытным данным диаграмму изотермического превращения
аустенита: по вертикальной оси
откладывают
переохлажденного
горизонтальной
Изотермическое
переохлажденного
протекать только
температуру аустенита, а по - время,
превращение аустенита может в определенном
О,St
№ WOO
время, б сеАг
Рис. 54. Диаграмма изотермического превращения аустенита стали, содержащей 0,8% углерода.
интервале температур — от Ai до Мн. При температурах выше Ai (723°) аустенит устойчив и не претерпевает превращений; при температурах ниже Мн изотермическое превращение становится невозможным вследствие высокой степени переохлаждения аустенита. Диаграмма
изотермического превращения
аустенита стали, содержащей 0,8% углерода, представлена на рис. 54. Кривая I характеризует устойчивость переохлажденного аустенита при различных температурах. Одновременно она указывает также момент начала изотермического превращения аустенита. Кривая II характеризует конец изотермического превращения аустенита при различных температурах. Таким образом, пользуясь диаграммой, можно определить для данной стали при заданной температуре время, в течение которого аустенит не будет претерпевать превращений, а также время, в продолжение которого будет происходить процесс изотермического превращения аустенита. Так, например, для стали, содержащей 0,8% углерода (см. рис. 54), при температуре 600° устойчивость аустенита будет характеризоваться отрезком аа\, что соответствует примерно 0,9 сек. Время изотермического превращения аустенита при указанной температуре определяется отрезком а\аг, что
47
соответствует примерно 6-7 сек. Следовательно, если сталь, содержащую 0,8% углерода, выдерживать при температуре 600° более 0,9 сек., то начнется превращение аустенита в троостит. Это превращение будет продолжаться 6-7 сек., после чего сталь можно охладить на воздухе или в другой среде. Так же по диаграмме можно определить устойчивость аустенита и время его изотермического превращения и при других температурах. Следует отметить, что устойчивость аустенита является важной характеристикой стали. Она определяет в основном условия закалки стали. Устойчивость аустенита не одинакова при различных температурах. У каждой стали имеется определенная температура, при которой аустенит обладает наименьшей устойчивостью. Для рассматриваемой стали эта температура равна 550°.
Диаграмма изотермического превращения аустенита имеет следующие области: выше температуры Ai - аустенит; ниже температуры Мн - мартенсит и остаточный аустенит; между температурами Ai и Мн (723 - 240°) - переохлажденный аустенит левее линии I и перлит, сорбит, троостит и игольчатый троостит правее линии II эти структуры расположены в определенном интервале температур.
Как видно из диаграммы изотермического превращения аустенита, ниже перегиба кривой образуется структура, которая называется игольчатым трооститом. Эта структура, как и обычный троостит, представляет собой механическую смесь феррита и цементита, но имеет игольчатое строение, аналогичное мартенситу. Твердость игольчатого троостита выше чем у обычного, но ниже чем у мартенсита (Hg = 500; Ид =50).
