Материаловедение. Барышев Г.А - 39 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лаборат орная работа 9
МИКРОАНАЛИЗ НЕРАВНОВЕСНЫХ СТРУКТУР
Цель работы
: изучить превращения, идущие в сталях при термической обработке, и получаемые при этом
неравновесные структуры.
Приборы и принадлежности
: микроскопы, металлографические шлифы.
Краткая теория
Равновесными
фазами (структурами) называются структуры, полученные при очень медленном охлаждении сплава
вместе с отключенной печью. Минимальная скорость охлаждения при этом составляет 90 град/ч. Например, сплав с
температуры 950 °С охлаждается до 20 °С за 10 часов. Такие структуры соответствуют равновесным диаграммам состояния.
Неравновесными
называются структуры, получаемые за счёт ускоренного или очень быстрого охлаждения сплавов.
При этом структура получает избыточный запас свободной энергии. Таких структур нет на равновесных диаграммах
состояния. Например, фаза феррит соответствует диаграмме состояния железо-цементит – равновесная структура, мартенсит
– закалочная структура стали, неравновесная. Она получается за счёт очень быстрого охлаждения с 950 до 20 °С за 5 секунд,
т.е. 150 °С в секунду.
Структура и свойства стали определяются процессами при охлаждении из аустенита, который содержит количество
углерода в соответствии с маркой стали (
m
% C).
Второе превращение при термообработке стали
При снижении температуры переохлажденный аустенит распадается:
орторомб
С%67,6
ОЦК
С%001,0
ГЦК
С%
ЦФА +→
m
.
Механизм превращения
–
диффузионный
(
образование
и
рост
зародышей
двух
фаз
)
с
изменением
кристаллической
решётки
железа
.
Чем
сильнее
переохлаждается
аустенит
ниже
критической
точки
А
с
1
,
тем
больше
энергетический
выигрыш
от
его
распада
,
тем
больше
зародышей
феррито
-
цементитной
смеси
(
Ф
+
Ц
)
образуется
.
Однако
при
уменьшении
температуры
распада
(
увеличении
скорости
охлаждения
V
1
<
V
2
<
V
3
)
уменьшается
диффузия
атомов
и
рост
кристаллов
.
Скорость
превращения
зависит
как
от
числа
новых
зародышей
,
так
и
от
подвижности
атомов
.
Поэтому
устойчивость
аустенита
велика
при
малых
и
больших
переохлаждениях
и
наименьшая
–
в
диапазоне
температур
500…550
°С
.
Поэтому
распад
переохлаждённого
аустенита
в
стали
описывается
С
-
образной
диаграммой
(
рис
. 1).
Рис. 1. Распад переохлаждённого аустенита в доэвтектоидной стали
Структура
–
колонии
из
чередующихся
пластинок
феррита
и
цементита
,
размер
и
толщина
которых
уменьшаются
при
снижении
температуры
распада
аустенита
(
при
660…700
°С
–
пластинчатый перлит
, 500…650
°С
–
сорбит закалки
и
при
450…500
°С
–
тростит закалки
).
В
доэвтектоидных
сталях
перлитному
превращению
предшествует
выделение
из
аустенита
феррита
,
количество
которого
с
увеличением
скорости
охлаждения
уменьшается
до
нуля
(
рис
. 1).

Страницы