Металловедение и термическая обработка металлов. Сизов И.Г - 53 стр.

UptoLike

нагрева и нагреваемого металла, массой детали и др. Более
высокие скорости нагрева можно обеспечить, когда тепло
генерируется в самом металле при использовании токов
высокой частоты и при контактном элекронагреве.
Режим охлаждения задается скоростью снижения
температуры, а чаще - назначением охлаждающей среды.
Выдержка при температуре нагрева (Т
в
) предназначена
для выравнивания температуры по сечению детали,
завершения фазовых превращений и выравнивания
химсостава образовавшихся фаз.
1. Превращения при нагреве эвтектоидной стали
Целью нагрева является получение более равномерного
распределения углерода по объему стали при нужной
дисперсности зерна или уменьшение степени
неравновесности структуры. Нагрев отожженной
углеродистой стали до температуры А
С1
изменений ее
структуры практически не вызывает. При Т
н
> A
C1
перлит (П)
превращается в аустенит (А). Это превращение совершается
в соответствии с законами кристаллизации за счет
одновременно протекающих диффузионных процессов:
превращения железа Fe
α
с кристаллической решеткой
ОЦК в Fe
γ
с решеткой ГЦК;
распада цементита (Ц) Fe
3
C Fe
r
+- С;
растворения углерода (С) в Fe
r
2. Механизм процесса превращения перлита в
аустенит
При Т
н
А
c1
в зернах перлита на границах кристаллов
феррита (Ф) и цементита образуются зародыши кристаллов
аустенита (см. рис.2). Согласно термодинамике увеличение
∆Т
Н
= Т
н
A
1
ведет к увеличению разности энергий Гиббса
аустенита и перлита:
G
тн
= G
А
– G
П
= f (∆Т
Н
)
Чем больше убыль энергии в ходе процесса
превращения перлита в аустенит, тем он активнее. Это
связано с увеличением числа зародышей аустенита и
повышением скорости их роста за счет ускорения диффузии
углерода и железа в ходе образования аустенита с
содержанием 0,8 % С из феррита, содержащего 0,02% С, и
цементита с 6,67 % С (см. рис. 3 б).
Из схем рисунка.2 следует вывод:
Механизм процесса Ф + Ц А предопределяет
измельчение зерна стали и нежелательную разнозернистость
аустенитной структуры.
Рис 2. Схема фазовых изменений в процессе П А
при Т
н
> A
c1
: 1 - образование зародышей кристаллов А; 2 и 3
- рост кристаллов и образование новых зародышей; 4 - конец
процесса формирования аустенитной структуры.
При нагреве до А
с1
, убыль энергии G
АС1
обеспечит
процесс П => А с небольшой с.р. при минимальном ч.з.,
способных к росту (с размерами больше критического). Его
продолжительность будет максимальной. Увеличение
температуры до Т
Н
обеспечит процесс превращения П А
при значительно больших G
TH
, ч.з., с.р. и скоростях
диффузии железа и углерода. В результате время процесса
сократится.
При охлаждении до А
г1
- G
г1
будет достаточной для
осуществления процесса А П при минимальных значениях
ч.з. и с. р. кристаллов феррита и цементита. При этом его
продолжительность будет самой большой.
103
102