Поведение деформированного металла при нагреве

Обновлено: 07.01.2025

Деформированный металл находится в неравновесном состоянии. Переход к равновесному состоянию связан с уменьшением искажений в кристаллической решетке, снятием напряжений, что определяется возможностью перемещения атомов.

При низких температурах подвижность атомов мала, поэтому состояние наклепа может сохраняться неограниченно долго.

При повышении температуры металла в процессе нагрева после пластической деформации диффузия атомов увеличивается и начинают действовать процессы разупрочнения, приводящие металл в более равновесное состояние – возврат и рекристаллизация.

Т.е. процессы, происходящие при нагреве, подразделяют на возврат и рекристаллизацию. В свою очередь, при возврате различают отдых и полигонизацию.

Возврат. Небольшой нагрев вызывает ускорение движения атомов, снижение плотности дислокаций, устранение внутренних напряжений и восстановление кристаллической решетки.

Процесс частичного разупрочнения и восстановления свойств называется отдыхом (первая стадия возврата). Имеет место при температуре

..

Возврат уменьшает искажение кристаллической решетки, но не влияет на размеры и форму зерен и не препятствует образованию текстуры деформации.

Полигонизация – процесс деления зерен на части: фрагменты, полигоны в результате скольжения и переползания дислокаций.

При температурах возврата возможна группировка дислокаций одинаковых знаков в стенки, деление зерна малоугловыми границами (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Схема полигонизации: а – хаотическое расположение краевых дислокаций в деформированном металле; б – дислокационные стенки после полигонизации.

В полигонизированном состоянии кристалл обладает меньшей энергией, поэтому образование полигонов — процесс энергетически выгодный.

Процесс протекает при небольших степенях пластической деформации. В результате понижается прочность на (10…15) % и повышается пластичность (рис.8.4). Границы полигонов мигрируют в сторону большей объемной плотности дислокаций, присоединяя новые дислокации, благодаря чему углы разориентировки зерен увеличиваются (зерна аналогичны зернам, образующимся при рекристаллизации). Изменений в микроструктуре не наблюдается (рис.8.5 а). Температура начала полигонизации не является постоянной. Скорость процесса зависит от природы металла, содержания примесей, степени предшествующей деформации.

Рис. 8.4. Влияние нагрева деформированного металла на механические свойства


Рис. 8.5. Изменение структуры деформированного металла при нагреве

При нагреве до достаточно высоких температур подвижность атомов возрастает и происходит рекристаллизация.

Рекристаллизация– процесс зарождения и роста новых недеформированных зерен при нагреве наклепанного металла до определенной температуры.

Нагрев металла до температур рекристаллизации сопровождается резким изменением микроструктуры и свойств. Нагрев приводит к резкому снижению прочности при одновременном возрастании пластичности. Также снижается электросопротивление и повышается теплопроводность.

1 стадия – первичная рекристаллизация (обработки) заключается в образовании центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Новые зерна возникают у границ старых зерен и блоков, где решетка была наиболее искажена. Количество новых зерен постепенно увеличивается и в структуре не остается старых деформированных зерен.

Движущей силой первичной рекристаллизации является энергия, аккумулированная в наклепанном металле. Система стремится перейти в устойчивое состояние с неискаженной кристаллической решеткой.

2 стадия – собирательная рекристаллизация заключается в росте образовавшихся новых зерен.

Движущей силой является поверхностная энергия зерен. При мелких зернах поверхность раздела большая, поэтому имеется большой запас поверхностной энергии. При укрупнении зерен общая протяженность границ уменьшается, и система переходит в более равновесное состояние.

Температура начала рекристаллизации связана с температурой плавления

для металлов для твердых растворов для металлов высокой чистоты

На свойства металла большое влияние оказывает размер зерен, получившихся при рекристаллизации. В результате образования крупных зерен при нагреве до температуры t1 начинает понижаться прочность и, особенно значительно, пластичность металла.

Основными факторами, определяющими величину зерен металла при рекристаллизации, являются температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень предварительной деформации (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Влияние предварительной степени деформации металла на величину зерна после рекристаллизации

С повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени выдержки зерна также укрупняются. Наиболее крупные зерна образуются после незначительной предварительной деформации 3…10 %. Такую деформацию называют критической.

1. Что называется деформацией?

2. Какие виды деформации вы знаете? Приведите примеры.

3. Как осуществляется пластическая деформация в кристалле? Назовите две разновидности пластической деформации.

4. Дайте понятия «монокристалл» и «поликристалл».

5. Что такое «нагартовка» - «наклёп»?

6. Как вы понимаете понятие «текстура»?

7. Каким образом получают нагартованную текстуру?

8. Какие отрицательные свойства появляются у металла после нагартовки?

9. Что такое «возврат»? Виды возврата нагартованного металла.

10. Что такое «рекристаллизация»? Какие вам известны стадии рекристаллизации?

11. Медь имеет решётку ГЦК, а цинк - ГПУ. Какой из этих металлов пластичней?

12. Стальная проволока для тросов производится методом холодной вытяжки. Чем объясняется высокая прочность тросов?

Зарисуйте таблицу «Явления возврата и рекристаллизации наклёпанного металла» и заполните её.

Поведение деформированного металла при нагреве

В термодинамическом отношении холоднодеформированные (ХД) металлы и сплавы являются системой неустойчивой.

При воздействии температуры (в течение определенного времени) в холоднодеформированном металле будут возникать процессы, ведущие к понижению свободной энергии, изменению структуры, а следовательно, и свойств. Процессы, происходящие в холоднодеформированном металле при нагреве, направленные на уменьшение запаса свободной энергии системы, подразделяют на явления отдыха (возврат 1-ого рода), полигонизации (возврат 2-ого рода) и рекристаллизации.

1) отдых (возврат 1-ого рода).При нагреве ХД металла на температуру Тн = 0,2Тпл. чистого металла в нем возникают процессы, называемые отдыхом (возврат 1-ого рода), в результате которых снимаются упругие напряжения путем перемещения атомов внутри кристаллической решетки одного зерна, практически не изменяется микроструктура, наблюдаемая в оптический микроскоп, сохраняется неизменным уровень механических свойств холоднодеформированного металла. Уменьшается электросопротивление, которое чувствительно к уменьшению количества точечных дефектов металлов - вакансий.

2) Полигонизация (возврат 2-ого рода)При нагреве ХД металла на температуру Тн = 0,3Тпл. чистого металла в нем возникают процессы, называемые полигонизацией (возврат 2-го рода) (рис. 3).

Рис. 9. Схема, иллюстрирующая распределение дислокаций в кристалле после полигонизации

а) хаотичное распределение дислокаций в изогнутом кристалле (изгиб при низкой температуре)

б) стенки из дислокаций после полигонизации (нагрева);

При полигонизации происходит перемещение дислокаций. Дислокации разного знака, встречаясь, аннигилируют (взаимоуничтожаются). оставшиеся избыточные дислокации одного знака выстраиваются в дислокационные стенки (субграницы), что приводит к образованию в зернах поликристалла субзерен (полигонов). При этом кристалл разбивается на субзёрна (полигоны) свободных от дислокаций и отделенных друг от друга малоугловыми (дислокационными) границами. Полигонизация приводит к некоторому (~30%) восстановлению свойств деформированного металла: прочностные характеристики - падают, пластичность и вязкость - растут.

Температура начала полигонизации тем ниже, чем чище металл, примеси блокируют перемещение дислокаций.

3) Рекристаллизация. При нагреве холоднодеформированного металла на Т=0,4Тпл. и вышев нем возникают процессы рекристаллизации. Процессы рекристаллизации разделяют на первичную (ПР), собирательную (СР) и вторичную рекристаллизацию (ВР)

Рис. 10. Микроструктура металла после пластической деформации и нагрева

Первичная рекристаллизация – это процесс образования и роста новых, недеформированных зерен, отделенных от волокнистой матрицы (рис. 10а) высокоугловыми границами.

Новые рекристаллизованные зерна в первую очередь возникают в волокнистой структуре холоднодеформированного металла в местах с максимальной плотностью дислокаций - на межзеренных и на межфазных границах. В результате протекания процесса первичной рекристаллизации волокнистая структура деформированного металла заменяется на мелкозернистую равноосную рекристаллизованную структуру (рис. 10б).

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.007)

Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла

Около 10…15 % всей энергии, затраченной на пластическую деформацию, поглощается металлом и накапливается в нем. Остальная часть энергии идет на нагрев металла.

Деформированный металл находится в неравновесном, неустойчивом состоянии, и в нем могут протекать процессы, направленные на достижение устойчивого состояния. Этот переход связан с уменьшением искажений в кристаллической решетке и снятием напряжений, что в свою очередь определяется возможностью перемещения атомов.

С повышением температуры подвижность атомов увеличивается и начинают развиваться процессы, приводящие металл к равновесному состоянию. По мере нагрева деформированный металл проходит стадии возврата и рекристаллизации, в результате чего изменяются его структура и свойства (рисунок 20).

В области возврата (при нагреве до 0,3 Тпл) происходит повышение структурного совершенства металла в результате уменьшения плотности дефектов строения. При этом не наблюдается заметных изменений структуры, видимой в оптический микроскоп. Механические свойства металла изменяются незначительно, порядка на 5…7 %.

При низких температурах (ниже 0,2 Тпл) протекает первая стадия возврата — отдых, когда происходит уменьшение точечных дефектов (вакансий) и перераспределение дислокаций без образования субграниц. При нагреве вакансии поглощаются дислокациями, которые двигаются к границам зерен. Часть дислокаций противоположного знака уничтожается.

Вторая стадия возврата — полигонизация, под которой понимают дробление (фрагментацию) кристаллов на субзерна (полигоны). При нагреве беспорядочно распределенные дислокации одного знака выстраиваются в дислокационные стенки, что приводит к образованию в монокристалле или в зерне поликристалла субзерен (полигонов), свободных от дислокаций и отделенных дислокационными границами (рисунок 21).

Этот процесс протекает обычно при небольших деформациях при температуре (0,25…0.3)Тпл, и им создаются условия для образования в структуре металла зародышей новых зерен.

Рисунок 21 — Схема процесса полигонизации

Стадия первичной рекристаллизации в деформированном металле происходит при его нагреве выше 0,3Тпл. При высоких температурах подвижность атомов возрастает и образуются новые равноосные зерна.

Образование новых, равноосных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного металла называется первичной рекристаллизацией.

В деформированном металле на участках с повышенной плотностью дислокаций образуются и растут зародыши. Образуется совершенно новое зерно, по размерам отличающееся от исходного до деформации. Наклеп практически полностью снимается, и свойства приближаются к их исходным значениям.

Температура, при которой начинается процесс рекристаллизации называется температурным порогом рекристаллизации.

Температурный порог рекристаллизации (Тр) связан с температурой плавления металла зависимостью А.А.Бочвара:

где Тпл — абсолютная температура плавления, К;

а — коэффициент, зависящий от чистоты металла.

Для металлов высокой чистоты а = 0,1…0,2; для технически чистых металлов а=0,4; для сплавов твердых растворов а = 0,5…0,6.

Для некоторых металлов значение температурного порога рекристаллизации приведено в таблице 2.

Рекристаллизационный отжиг малоуглеродистых сталей проводят при 600…700 0 С, латуней и бронз при 560…700 0 С, алюминиевых сплавов при 350…450 0 С, титановых сплавов при 550…750 0 С.

Собирательная рекристаллизация проходит после завершения первичной рекристаллизации в процессе дальнейшего нагрева. Она заключается в росте образовавшихся новых зерен. Движущей силой собирательной рекристаллизации является поверхностная энергия зерен. При укрупнении зерен общая протяженность их границ становится меньше, что соответствует переходу металла в более равновесное состояние.

Таблица 2 — Температура начала рекристаллизации технически чистых металлов

Металл Температура
плавления, 0 С		 Температура
рекристаллизации, 0 С
Вольфрам 3400 1200
Молибден 2625 900
Железо 1539 450
Медь 1083 200
Алюминий 660 100

Особенность собирательной рекристаллизации состоит в том, что рост происходит не в результате слияния нескольких мелких зерен в одно более крупное зерно, а одни зерна растут за счет других зерен, ”поедая” их вследствие перехода атомов через границы раздела. Зерна с вогнутыми границами растут за счет зерен с выпуклыми границами (рисунок 22). Атом на вогнутой поверхности имеет большее число соседей и, следовательно, меньшую энергию, по сравнению с атомами на выпуклой поверхности. Малые зерна постепенно исчезают. Собирательная рекристаллизация, вызывающая образование крупного зерна и разнозернистости, способствует снижению механических свойств металлов и поэтому чаще всего недопустима для наклепанного металла.

Рисунок 22 — Схема роста зерен при собирательной рекристаллизации

На свойства металла большое влияние оказывает размер зерен, получившихся при рекристаллизации. Основными факторами, определяющими величину зерен металла при рекристаллизации, являются температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень производительной пластической деформации (рисунок 23).

Величина зерна возрастает с повышением температуры нагрева и времени выдержки. При температурах Т1 и Т2 (выше Тр) образование рекристаллизованного зерна происходит не сразу, а через некоторый отрезок времени t1 и t2, который называется инкубационным.

Рисунок 23 — Влияние температуры (а), продолжительности нагрева (б) и степени деформации (в) на величину рекристаллизованного зерна

Наиболее крупные зерна образуются после незначительной предварительной деформации, обычно порядка 3…15 %, такую степень деформации называют критической.

Критической называют такую минимальную степень деформации, выше которой при нагреве становится возможной первичная рекристаллизации.

Изменение структуры и свойств холоднодеформированного металла при нагреве

Структура, созданная пластической деформацией, обладает повышенным запасом энергии, так как 5-10 % энергии, затраченной на деформирование, переходит во внутреннюю энергию металла. Это энергия концентрируется в дефектах и упругих искажениях кристаллической решётки.

Для большинства деформированных металлов состояние наклёпа при комнатной температуре относительно стабильно. Но при нагреве создаются условия для движения и перераспределения дислокаций, уменьшения их количества, так как атомы получают дополнительную энергию и легче смещаются, стремясь занять равновесные положения.

Изменения структуры наклёпанного металла при нагреве протекают в две стадии. Первая стадия – возврат, проходит при температурах ниже 0,3Tпл (Tпл – температура плавления); вторая стадия – рекристаллизация, проходит при температурах выше 0,3Tпл .

Возврат

Возврат – это изменение тонкой структуры (плотности точечных, линейных дефектов и ячеистой структуры) и свойств при нагреве деформированного металла. Заметных изменений структуры (размера и формы зёрен), видимой в оптическом микроскопе по сравнению с деформированным состоянием не наблюдается.

Возврат состоит из отдыха и полигонизации.

Отдых имеет место у всех металлов, после любой по величине деформации. При отдыхе происходит уменьшение числа вакансий и перегруппировка дислокаций. Твердость и прочность снижаются незначительно - на 10-15 %, примерно настолько же увеличивается пластичность.

Полигонизация протекает не во всех деформированных металлах, а в случае небольшой степени предшествовавшей деформации. В каждом зерне наблюдается значительное уменьшение плотности дислокаций. Дислокации выстраиваются в «стенки», образуя малоугловые границы. В результате изменения дислокационной структуры зерно делится на субзерна (полигоны), почти свободные от дислокаций (рисунки 3.8 и 3.9).


Рисунок 3.8 -. Расположение дислокаций в монокристалле:

а) до полигонизации; б) после полигонизации


Рисунок 3.9 Образование субзёренной структуры вследствие полигонизации в конструкционной стали марки 38ХВА (Увел. 20300 крат)

Рекристаллизация

Рекристаллизация – это зарождение и рост новых зерен с меньшим количеством дефектов, взамен деформированных. Движущей силой процесса является стремление системы к достижению состояния с минимальной свободной энергией: так как в новых зернах на много меньше дефектов, то их внутренняя энергия тоже меньше.

Температура, при которой появляются зародыши рекристаллизации и растут новые, более совершенные зерна, называется температурой рекристаллизации (ТР).

Температура рекристаллизации составляет некоторую долю от температуры плавления (Tпл) металла и может быть рассчитана по формуле А.А.Бочвара - Tр = a×Tпл. Коэффициент a существенно зависит от количества примесей в металле: для химически чистых металлов
a = 0,1-0,2; для технически чистых металлов a = 0,4; для сплавов типа твёрдых растворов a = 0,6-0,7.

Технически чистые металлы - медь, железо, алюминий, имеют температуру рекристаллизации ТР=270 ºС, 450 ºС, 100 ºС, соответственно. В сплавах процессы рекристаллизации протекают при более высоких температурах. Для сплавов температуру рекристаллизации устанавливают экспериментальными методами.

Изменение микроструктуры холоднодеформированного металла при нагреве показано на рисунке 3.10; изменение механических свойств – на рисунке 3.11.


Рисунок 3.10 - Изменение микроструктуры наклепанного металла при нагреве: а) – структура после деформации (при Т< ТР);
б) – начало и в) – завершение первичной рекристаллизации (при Т≥ ТР);
г) – начало и д) – окончание собирательной рекристаллизации (при Т> ТР); е) – вторичная рекристаллизация (при Т>>ТР).


Рисунок 3.11 Изменение механических свойств наклепанного металла в результате рекристаллизации (σ – временное сопротивление разрыву,
δ – относительное удлинение).

Когда все деформированные вытянутые зерна заменятся новыми равноосными, это будет означать завершение первичной рекристаллизации (рисунок 3.10, в). Новые зерна имеют низкую плотность дислокаций (p=10 5 -10 6 см -2 ) по сравнению с деформированными (p=10 10 -10 12 см -2 ).

После окончания первичной рекристаллизации происходит рост новых зёрен, их размеры выравниваются. Этот процесс называется собирательной рекристаллизацией (рисунок 3.10,г,д), его развитие благоприятно влияет на окончательную структуру и пластические характеристики металла. Движущей силой структурных преобразований на этой стадии процесса рекристаллизации является стремление системы к минимальной поверхностной энергии, что реализуется за счет роста зерен и уменьшения суммарной площади поверхности границ.

Затем может происходить вторичная рекристаллизация (рисунок 3.10,е): бурный избирательный рост некоторых зёрен. Получаемая ярко выраженная разнозернистая структура приводит к одновременному снижению прочности и пластичности металла. Это не желательно, так как при последующей холодной обработке давлением в металле возникают большие внутренние напряжения и образуются трещины.

Рекристаллизация снимает наклеп, металл приобретает равновесную структуру с минимальным числом дефектов кристаллической решетки. Свойства металла после рекристаллизации близки к свойствам отожженного, не наклепанного металла.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.008)

Процессы при нагреве деформированного металла

Рекристаллизация является диффузионным процес­сом и протекает неравномерно, одни зерна зарождаются и растут раньше, другие позднее. После рекристаллиза­ции металл состоит из новыхравноосных зерен. Более высокий нагрев приводит к развитию собирательной ре­кристаллизации, т. е. к росту одних рекристаллизованных зерен за счет других, более мелких. Чем выше тем­пература нагрева, тем интенсивнее идет собирательная рекристаллизация, так как с повышением температуры диффузионные процессы протекают быстрее и создаются условия для образования крупнозернистого металла. Собирательная рекристаллизация также протекает не­равномерно и практически начинается значительно рань­ше, чем закончится рекристаллизация обработки.

Рисунок 1 – Схема влияния на величину рекристаллизованного зерна

температуры (а) и продолжительности нагрева (б)


Размер рекристаллизованного зерна оказывает боль­шое влияние на свойства металла. Наилучшее сочетание прочности и пластичности наблюдается в мелкозерни­стых сталях. На величину рекристаллизованного зерна оказывает влияние температура рекристаллизационного отжига (рисунок1, а), продолжительность процесса (рисунок 1, б), степень предварительной деформации и химический состав металла. Чем выше темпера­тура отжига и длительнее процесс, тем больше размеррекристаллизованного зерна.

Рисунок 1 – Схема влияния температуры на механические свойства и

структуру деформированного металла

При нагреве по достижении температуры начала рекристаллизации (tнр) предел прочности и особенно предел текучести резко снижаются, а пластичность увеличивается. В процессе собирательной рекристаллизации механические свойства практически не изменяются. Более высокий нагрев сопровождается дальнейшим ростом зерна и уменьшением пластичности вследствие перегрева.

Деформированный металл по сравнению с недеформированным имеет повышенный запас энергии и находится в неравновесном, термодинамически неустойчивом состоянии. В таком металле даже при комнатной темпе­ратуре могут самопроизвольно протекать процессы, при­водящие его в более устойчивое состояние. Однако, если деформированный металл нагреть, то скорость этих про­цессов возрастает. Небольшой нагрев (для железа 300-400°С) ведет к снятию искажений кристаллической ре­шетки, но микроструктура остается без изменений, зерна по-прежнему вытянуты. Прочность при этом несколько; снижается, а пластичность повышается. Такая обработка называется возвратом или отдыхом.

При дальнейшем повышении температуры подвижность атомов возрастает и среди вытянутых зерен идет интенсивное зарождение и рост новых равноосных сво­бодных от напряжений зерен. Зародыши новых зерен возникают в участках с наиболее искаженной кристаллической решеткой, с повышенным уровнем свободной энергии, термодинамически наименее устойчивых. Новые зерна растут за счет старых, вытянутых, до их столкно­вения друг с другом и до полного исчезновения вытя­нутых зерен. Это явление называется рекристалли­зацией (первичной).

Рекристаллизация является диффузионным процес­сом и протекает неравномерно, одни зерна зарождаются и растут раньше, другие позднее. После рекристаллиза­ции металл состоит из новых равноосных зерен. Более высокий нагрев приводит к развитию собирательной ре­кристаллизации, т. е. к росту одних рекристаллизованных зерен за счет других, более мелких. Чем выше ­температура нагрева, тем интенсивнее идет собирательная рекристаллизация, так как с повышением температуры диффузионные процессы протекают быстрее и создают условия для образования крупнозернистого металла.

6. Диаграмма состояния железо-цементит

В системе железо — цементит существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

2. Феррит — Твёрдый раствор внедрения углерода в α-железе с ОЦК (объёмно-центрированной кубической) решёткой.

Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную — 0,006 % при комнатной температуре (точка Q), максимальную — 0,02 % при температуре 727 °C (точка P). Атомы углерода располагаются в центре грани или (что кристаллогеометрически эквивалентно) на середине рёбер куба, а также в дефектах решетки.

При температуре выше 1392 °C существует высокотемпературный феррит, с предельной растворимостью углерода около 0,1 % при температуре около 1500 °C (точка I)

Свойства феррита близки к свойствам чистого железа. Он мягок (твердость — 130 НВ) и пластичен, магнитен (при отсутствии углерода) до 770 °C.

3. Аустенит (γ) — твёрдый раствор внедрения углерода в γ-железе с ГЦК (гране-центрированной кубической) решёткой.

Атомы углерода занимают место в центре гранецентрированной кубической ячейки.

Предельная растворимость углерода в аустените — 2,14 % при температуре 1147 °C (точка Е).

Аустенит имеет твёрдость 200—250 НВ, пластичен, парамагнитен.

При растворении других элементов в аустените или в феррите изменяются свойства и температурные границы их существования.

4. Цементит (Fe3C) — химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), со сложной ромбической решёткой, содержит 6,67 % углерода. Он твёрдый (свыше 1000 HВ), и очень хрупкий. Цементит фаза метастабильная и при длительным нагреве самопроизвольно разлагается с выделением графита.

7. Классификация и маркировка сталей и чугунов


  • низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;

  • среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %;

  • высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %

  • – углеродистые стали обыкновенного качества:



  • в мартеновских печах;

  • в кислородных конверторах;

  • в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.

  • конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;

  • инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;

  • специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.

8. Диаграмма изотермического превращения аустенита

Изотермическое превращение аустенита - это превращение переохлаждённого аустенита при постоянной температуре.

Превращение аустенита в перлит заключается в распаде аустенита - твёрдого раствора углерода б у-железег на почти чистое а-железо и цементит.

При температуре равновесия A1 превращение аустенита в перлит невозможно, так как при этой температуре свободные энергии исходного аустенита и конечного перлита равны. Превращение может начаться лишь при некотором переохлаждении.

На рисунке показано время превращения аустенита в перлит в зависимости от степени переохлаждения, т.е. превращение переохлаждённого аустенита при постоянной температуре. Поэтому такие диаграммы обычно называютдиаграммами изотермического превращения аустенита. Кривые на диаграммеизотермического превращения аустенита имеют вид буквы С: поэтому их часто называют С-образными или просто С-кривыми. Горизонтальная линия М показывает температуру начала бездиффузного мартенситного превращения.

Свойства и строение продуктов превращения аустенита зависят от температуры, при которой происходил процесс его распада.

Связь между характеромизотермического превращения аустенита, содержанием углерода и температурой показывает обобщённая диаграмма превращения переохлаждённого аустенита в углеродистой стали.

В зависимости от содержания углерода и степени переохлаждения мы имеем такиеобласти превращений аустенита:

- превращение аустенит — перлит:

- предварительное выделение феррита и затем превращение аустенит —> перлит;

- предварительное выделение цементита и затем превращение аустенит —► перлит;

- превращение аустенит —► бейнит;

- превращение аустенит —► мартенсит и распад остаточного аустенита с образованием бейнита;

- превращение аустенит —► мартенсит:

- переохлаждённый аустенит сохраняется без превращения.

После рассмотрения процесса превращения аустенита при постоянной температуре и разных степенях переохлаждения можно перейти к рассмотрению процесса распада аустенита при непрерывном охлаждении, когда сталь, нагретая до аустенитного состояния, охлаждается с разной скоростью.

Диаграмма изотермического распада аустенита строится в координатах температура-время; в этих же координатах изображаются и кривые охлаждения.

Для более точной оценки превращений, совершающихся при непрерывно меняющейся температуре, пользуются так называемыми теркмокинетическими или анизотер.мическими диаграммами превращений аустенита, диаграммами, характеризующими превращение аустенита при различных скоростях охлаждения.

Хотя диаграммыизотермического превращения аустенита дают много сведений о характере превращений, на практике изотермичность превращения достигается далеко не всегда.

Для полной информации о превращении аустенита той или иной марки стали необходимы как диаграммы изотермического превращения аустенита, так и анизотермического превращения, а также ряд дополнительных сведений: марка стали, температура нагрева, размер зерна аустенита, а также свойства (хотя бы твёрдость') продуктов распада и соотношение структурных составляющих.

Читайте также: