Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Превращения в стали при нагреве.

Лабораторная работа № 2

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ 45.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение влияния режима термической обработки на структуру, а следовательно на механические свойства конструкционной углеродистой стали 45.

Получение практических навыков проведения термической обработки (закалки, нормализации, отпуска) конструкционной углеродистой стали.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Целью любого процесса термической обработки является получение заданных свойств у изделий. Желаемое изменение свойств металла достигается путем изменения структуры при нагреве до определенной температуры и последующим охлаждением с определенной скоростью.

Группы термической обработки

Виды термической обработки стали можно разделить на четыре группы.

Первая группа - нагрев металла, который в результате предшествовавшей механической обработки имеет не равновесную структуру, до температуры ниже фазовых превращений для снятия напряжений, уменьшения искажений кристаллической решетки; происходят и другие процессы, способствующие возвращению металлу равновесной структуры. К этой группе так же относится снятие наклепа после холодной пластической деформации - целю термической обработки является придание сплаву равновесной структуры, повышение пластичности. Такая термическая обработка называется отжигом первого рода.

Вторая группа - нагрев металла выше температур фазовых превращений и охлаждение с малой скоростью, в этом случае фазовый состав сплава соответствует равновесному состоянию. Такая термическая обработка называется отжигом второго рода или фазовой перекристаллизацией. При этом сплав приобретет максимально возможную пластичность при наименьшей твердости.

Третья группа - нагрев металла выше температуры фазовых превращений и достаточно быстрое охлаждение для получения не равновесной структуры. Полнота превращений при охлаждении зависит от скорости охлаждения и теоретически возможны условия охлаждения, когда при комнатной температуре зафиксируется структура, характерная для высоких температур. Такая операция называется закалкой. Во многихслучаях закалка фиксирует структуру сплава не полностью соответствующую структуре при высоких температурах. Но при закалке охлаждение всегда достаточно быстрое для получения структурно неустойчивого состояния сплава (неравновесная структура).

Четвертая группа - нагрев закаленного сплава ниже температуры фазовых превращений. Эта вторичная операция, осуществляемая всегда после закалки и приближающая структуру сплава к равновесному состоянию, называется отпуском.

Превращения в стали при нагреве.

Для многих видов термической обработки сталь нагревают до температур, соответствующих аустенитному состоянию. Перлит превращается в аустенит при нагреве выше критической точки Ac₁. Температура Ac₁.соответствует равновесному состоянию аустенита и перлита. Чтобы появилась разность свободных энергий, необходимая для превращения перлита в аустенит, должен быть некоторый перегрев стали выше равновесной точки Ac₁.. Чем больше перегрев, тем интенсивнее протекает превращение перлита в аустенит.

Кроме разности свободных энергий, для превращения перлита в аустенит необходимо диффузное перераспределение углерода, что достигается изотермической выдержкой.

Рисунок 2.1. Экспериментально построенная диаграмма изотермического превращения перлита в аустенит в эвтектоидной стали.

Процесс образования аустенита ускоряется при повышении температуры (для сравнения указаны температуры t₁ и t₂).Процесс аустенизации протекает тем быстрее, чем больше в стали углерода. При нагреве стали стремятся получить однородный по составу аустенит с определенным, обычно мелким размером зерна.

Рис.6.2

охлаждение

Различают начальное наследственное и действительное зерно аустенита. Зерно, полученное в момент окончания превращения перлита в аустенит называют начальным зерном. При дальнейшем повышении температуры или увеличении времени выдержки при постоянной температуре зерно увеличивается.

Размер наследственного (природного) зерна зависит от склонности аустенитного зерна к росту. Различают два вида сталей: наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые.

При нагреве до определенной температуры наследственно крупнозернистая сталь приобретет крупное зерно при более низкой температуре, чем сталь наследственно мелкозернистая. У природно-мелкозрнистой стали, зерно аустенита укрупняется не значительно до температуры 1000 – 1100 ⁰С. Это стали раскисленные алюминием, а так же легированные сильными карбидообразующими. У приподнокрупнозернистых сталей зерно аустенита начинает достаточно быстро расти (собирательная рекристаллизация) почти сразу после окончания аустенизации. Эти стали раскисляются ферромарганцем и ферросилицием. Зерно, существующее, стали при данной температуре, называют действительным зерном. Зерно стали оценивается по шкале зернистости ГОСТ……

Размер действительного зерна аустенита зависит от температуры нагрева, времени выдержки при данной температуре и склонности данной стали к росту зерна.

Продолжительный нагрев при температурах значительно выше А₃ приводит к образованию крупного действительного зерна (перегрев стали).

Чем меньше действительное зерно в стали, тем больше ударная вязкость, ниже порог хладноломкости Мелкозернистые стали менее чувствительные к образованию трещин и внутренних напряжений при термической обработке, сварке.

На твердость, предел прочности, предел текучести, относительное удлинение размер действительного зерна влияет незначительно.

12 3 4 Следующая ⇒