Теорія термічної обробки

ГЛАВА V. ОСНОВИ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ

§ 19. ТЕОРІЯ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ

Термічною обробкою називають технологічні, процеси теплового впливу, що складаються з нагріву, витримки та охолодження металевих виробів за певними режимами з метою зміни структури і властивостей сплаву. Будь-який процес термічної обробки може бути описаний графіком в координатах температура - час (рис. 30). Параметрами процесу термічної обробки є максимальна температура нагріву (tmax) сплаву; час витримки (тв) сплаву при температурі нагріву; швидкість нагріву (vн) і охолодження (Vо). На практиці зазвичай підраховують середню швидкість нагріву або охолодження. Вона дорівнює максимальній температурі нагріву, поділеної на час нагрівання або охолодження, тобто vн.ср = tmax / тн і vо.ср = tmax / то.

Мал. 30. Графік термічної обробки

Термічна обробка змінює в потрібному напрямку міцності, пластичні та інші властивості матеріалу виробів.
В основі теорії термічної обробки лежать фазові і структурні перетворення, які відбуваються при нагріванні і охолодженні металів і сплавів. Ці перетворення характеризуються певними критичними точками. При повільному нагріванні від кімнатної температури до 727 ° С в сплаві I фазових змін не відбувається (рис. 31). При температурі 727 ° С перліт перетворюється на аустеніт (точка а). Крапку а на діаграмі називають нижньої критичною точкою і позначають Ac1 (при охолодженні - аг1). Букви з і г вказують на те, що перетворення відбувається відповідно при нагріванні або охолодженні стали, а індекс одиниця внизу цих букв - на точки, що утворюють лінію PSK. При подальшому нагріванні сплаву I зерна фериту розчиняються в аустените.
Розчинення аустеніту закінчується в точці а, (лінія GS), яку називають верхньою критичною точкою і позначають при нагріванні Ас3. охолодженні АГ3.
Якщо нагрівати евтектоїдних сплав II, то перліт в точці S (лінія PSK) при 727 ° С перетворюється в аустеніт. Критичні точки Ac1 і Ас3 при цьому збігаються. Перліт сплаву III при 727 ° С перетворюється в аустеніт (точка b). Подальший нагрів сплаву III викликає розчинення цементиту (вторинного) в аустените. У точці b1, лежить на лінії SE, процес розчинення закінчується. Цю точку позначають Аcm.
Таким чином, на діаграмі залізо-цементит критичні точки, що утворюють лінію PSK, позначають АС1 (при нагріванні) і аг1 (при охолодженні), точки по лінії GS - Ac3 і АГ3. по лінії SE - Аcm. Знання критичних точок полегшує вивчення процесів термічної обробки сталей.

Мал. 31. «Сталевий» ділянку діаграми стану залізо-цементит:
I - доевтектоїдних сталь, II - евтектоїдна сталь, III - заевтектоідних сталь

Мал. 32. Шкала для визначення розміру зерен:
1-10 - номери зерен при 100 х збільшенні

Перетворення в сталі при охолодженні. Аустеніт є стійким тільки при температурі вище 727 ° С (точка Ar1). При охолодженні стали, попередньо нагрітій до аустенітного стану (нижче точки Ar1), аустеніт стає нестійким - починається його перетворення. Таке перетворення може початися тільки лише при деякому переохолодженні аустеніту. Для випадку евтектоїдной вуглецевої сталі аустеніт перетвориться в перліт, т. Е. В механічну суміш фериту і цементиту. При цьому, з одного боку, чим нижче температура перетворення, тим більше переохолодження і тим швидше буде відбуватися перетворення аустеніту в перліт. З іншого боку, це перетворення супроводжується дифузійним перерозподілом вуглецю і чим нижче температура переохолодження, тим повільніше протікає процес дифузії, що в свою чергу уповільнює перетворення аустеніту в перліт. Таке протилежну дію обох названих чинників (переохолодження та дифузії) призводить до того, що спочатку зі збільшенням переохолодження швидкість перетворення зростає, досягаючи при певній величині переохолодження максимуму, а потім зменшується.

Мал. 34. Мікроструктура перліту (а), сорбіту (б), троостита (в) при 7500 х збільшенні

Мал. 35. Криві охолодження стали на діаграмі ізотермічного розпаду аустеніту

5%. Загартовані високовуглецеві стали містять більшу кількість залишкового аустеніту - до 12%.

НВ 450) з пір'ястим будовою, що нагадує будову перліту, при температурі ізотермічної витримки менш 350 ° С утворюється нижній бейнит (

Заробіть на своїх знаннях. Відповідайте на питання і отримуйте за це гроші!