|
| |
|
Главная Промышленность  Рис. 5.9. Кинетические кривые изотермического распада переохлажденного аустенита эвтектоидной стали: а - перлитное превращение; б - промежуточное превращение ((=const) весной температуры превращения, и выдерживают до заверщения превращения. При этом фиксируют изменение какого-либо свойства, чтобы определить время начала и конца превращения. При температурах, меньших точки Кюри, следят за изменением магнитных свойств стали, так как они наиболее резко изменяются: аустенит парамагнитен, а продукты превращения аустенита ферро-магнитны. Основные закономерности перлитного превращения рассмотрим на примере эвтектоидной стали. Изотермический распад аустенита эвтектоидной стали происходит в интервале температур от Ar (720 °С) до М„ (250 °С), где М„~ температура начала мартенситного превращения. Мартенситное превращение в эвтектоидной стали при постоянной температуре ниже точки М„ не происходит. На диаграмме (см. рис. 5.8) нанесены две линии, имеющие форму буквы «С»~С-образные кривые. Линия I указывает время начала превращения, линия 2-время конца превращения переохлажденного аустенита. В области диаграммы, расположенной левее линии 1, существует переохлажденный аустенит; между линиями 1 и 2 находится область, в которой происходит превращение; правее линии 2 находится область, в которой существуют продукты превращения аустенита. Устойчивость аустенита зависит от степени переохлаждения. Наименьщей устойчивостью аустенит обладает при температурах, близких к 550 °С. Для эвтектоид- ной стали время устойчивости аустенита при температуре 550-560 °С составляет около 1 с. При повыщении или понижении температуры относительно 550 °С устойчивость аустенита возрастает. Так, время устойчивости аустенита при 700 °С составляет около 10 с, а при 300 °С-около 60 с. Превращение аустенита при температурах в интервале Аг-550°С называют перлитным, а превращение при температурах в интервале 550 °С - М„ - промежуточным. В интервале температур перлитного превращения в результате распада аустенита образуются пластинчатые структуры перлитного типа, т. е. структуры, образованные из кристаллов феррита и цементита. Перлитнде превращение (рис. 5.9, а) вначале протекает медленно, затем скорость его увеличивается до постоянной величины; в конце превращения скорость постепенно убывает. Строение перлитной структуры зависит от температуры превращения. С увеличением степени переохлаждения, в соответствии с общими законами кристаллизации (см. гл. 2), уменьшается размер образующихся кристаллов, т. е. возрастает дисперсность ферритно-це-ментитной смеси. Дисперсность перлитных структур принято оценивать межпластиночным расстоянием, за которое принимают среднюю суммарную толщину соседних пластинок феррита (Ф) и цементита (Ц) (рис. 5.10). Если превращение происходит при Рис. 5.10. Схема роста перлитных колоний  температурах более высоких, чем 650-670 °С, образуется сравнительно грубая смесь кристаллов феррита и цементита с межпластиночным расстоянием 5-10- -7-10- м; такую смесь называют собственно перлитом (П). Превращение при температуре 640 - 590 °С дает межпластиночное расстояние 3-10"-4-10" м; такую перлитную структуру называют сорбитом (С). При температуре превращения 580-550 °С межпластиночное расстояние уменьшается до 1 • 10"- 2 -10"м; такую структуру называют трооститом (7). Указанное деление перлитных структур условно, так как дисперсность смесей монотонно увеличивается с понижением температуры превращения. Центры кристаллизации перлитных колоний возникают преимущественно на границах зерен аустенита; при этом перлитные колонии растут во все стороны (см. рис. 5.10). При перлитном превращении полиморфный переход у-*<х сопровождается перераспределением углерода. Для образования цементита, содержащего 6,69% С, необходимо перемещение атомов углерода на расстояния, значительно большие межатомных расстояний, так как среднее содержание углерода в твердом растворе до превращения гораздо меньше, чем в цементите. Несмотря на то, что подвижность атомов железа и углерода с понижением температуры от точки уменьшается, скорость перлитного превращения возрастает вплоть до температуры 550 °С. Это объясняется тем, что с увеличением степени переохлаждения быстро увеличивается число центров кристаллизации и, соответственно, уменьшаются расстоя- ния, на которые должны переместиться атомы в процессе превращения. С увеличением дисперсности структур перлитного типа возрастают прочность и твердость стали; лучшую пластичность и вязкость имеет структура сорбита. Мартенситное превращение аустенита. На схеме диаграммы изотермического превращения (см. рис. 5.8) условно показана область мартенситного превращения (ниже М„). Условно потому, что не только в эвтектоидной, но и в подавляющем большинстве сталей мартенситное превращение в изотермических условиях не развивается*. Мартенситное превращение интенсивно протекает при непрерывном охлаждении в интервале температур от М„ до Мк (рис. 5.11). Малейшая изотермическая выдержка в этом интервале температур приводит к стабилизации аустенита, т. е. преврашение не доходит до Так, в стали с содержанием 0,06% С, 23,4% Ni и 3,3% Мп изотермическое мартенситное превращение ускоряется с уменьшением температуры от - 50 до - 120°С и замедляется при дальнейшем понижении температуры.  Рис. 5.11. Кинетическая кривая мартенситного превращения при непрерывном охлаждении конца, и кроме мартенсита в структуре наблюдается так называемый остаточный аустенит. Аустенит может оставаться в структуре также тогда, когда в углеродистой стали содержится больше 0,6% С и охлаждение ведут только до 0°С (рис. 5.12). На рисунке линии начала и конца мартенситного превращения условно нанесены на «стальной участок» диаграммы железо-цементит, а штриховая линия представляет собой геометрическое место точек Tq - температур термодинамического равновесия двух фаз аустенита и мартенсита для сталей с различным содержанием  Рис. 5.12. Зависимость температуры термодинамического равновесия аустенита и мартенсита и температур М„ и от содержания углерода в стали углерода (рис. 5.13). Для получения мар-тенситной структуры аустенит углеродистых сталей необходимо очень быстро и непрерывно охлаждать, применяя для этого холодную (лучше соленую) воду. Быстрое охлаждение необходимо для того, чтобы подавить возможные диффузионные процессы и образование перлитных и бейнитных структур. Экспериментально построенные для всех сталей термокинетические диаграммы позволяют определить минимальную скорость охлаждения, называемую критической скоростью закалки - v, при которой аустенит  Температура Рис. 5.13. Зависимость свободных энергий аустенита и мартенсита от температуры щается только в мартенсит при температуре М„ и ниже (рис. 5.14). Термокинетические диаграммы имеют огромное значение для технологии термической обработки; они принципиально отличаются от диаграмм изотермического превращения аустенита тем, что строятся при условии непрерывного охлаждения образцов соответствующих сталей. Термокинетическая диаграмма - важная Установлено, что практически температуры М и М не зависят от скорости охлаждения, и только при скоростях охлаждения более 10000 °С/с они начинают повышаться. Конец превращения  10* -С,С Рис. 5.14. Термокинетическая диаграмма для стали 45: По - поверхность; Це - центр 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 |
