|
Однако, очевидно, не все дислокации из разряда «свежих» исчезают. Остается определенное их число, которое в конечном счете и обусловливает общее повышение плотности дислокаций в процессе термоциклирования. При термоциклировании с большим числом циклов (свыше 15) плотность дислокаций практически не меняется.
Аналогичные результаты получены и для сплава, содержащего 20,5 % Si. В результате электронно-микроскопического исследования тонких фольг обнаружено, что после ТЦО в алюминиевой фазе вблизи границы раздела фаз наблюдается дислокационная структура, характерная для металла, подвергнутого малой пластической деформации (рис. 2.29). В этих местах число дислокаций в несколько раз больше, чем в среднем по объему. Их плотность здесь может достигать (2 + + 3)10 м Дислокации представляют собой короткие искривленные петли со значительным числом порогов на них. Повышенная плотность дислокаций вблизи частиц кремния является следствием пластической деформации, реализуемой в матрице вблизи границы раздела фаз. 
Так как внутренняя структура любого металла предопределяет его свойства, то, сопоставляя структуры после различных способов ТО, можно с достаточной степенью достоверности оценить качество получаемого металла. Поэтому в данном параграфе приведены сведения о структурных состояниях сталей, чугунов и сплавов на основе алюминия после традиционных методов ТО (отжига, нормализации, закалки и отпуска, закалки и старения) и ТЦО.
Стали. На рис. 2.30 показаны структуры стали 40ХА. Горячедеформированная хромоникелевая сталь, ускоренно охлажденная, как правило, имеет в структуре повышенное количество перлита и крупное зерно. Причинами этого являются высокая температура нагрева перед деформацией и последующее ускоренное охлаждение, когда обратное фазовое превращение происходит при значительном переохлаждении аустенита вблизи эвтектоидной точки. 
Отжиг стали 40ХА измельчает зерно, а нормализация несколько увеличивает перлитную составляющую в структуре. Только ТЦО по режиму ускоренного 5-кратного нагрева до температуры на 30—50 °С выше точки Ас1 и последующего охлаждения на воздухе до 600 °С (окончательное охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды) позволяет существенно измельчить структуру (в 500—1000 раз) и этим добиться улучшения ряда механических свойств.
Сталь У10А после горячего деформирования и последующего охлаждения на воздухе имеет крупнозернистую структуру пластинчатого перлита (рис. 2.31, а). В таком состоянии сталь не может быть обработана резанием — требуется отжиг для получения зернистого перлита. Существуют два способа отжига: изотермический сфероидизирующий отжиг с длительной выдержкой при постоянной температуре и «маятниковый» отжиг, когда производят кратковременные выдержки попеременно выше и ниже температуры А1. В обоих случаях образование сферической формы цементита происходит медленно — в течение 10 ч и более, а в структуре остаются отдельные включения пластинчатого цементита (рис. 2.31, б и в). В случае ТЦО в структуре образуется гомогенный зернистый перлит (рис. 2.31, г). Такая структура зернистого перлита достигается в результате 3-кратного ускоренного нагрева в печи до температуры на 30—50 °С выше точки Ас1, охлаждения на воздухе до температуры 600—620 °С и последующего быстрого охлаждения в воде. Сталь с такой структурой хорошо обрабатывается различными способами резания, а после окончательной закалки и низкого отпуска имеет повышенную износостойкость.
В п. 2.2 показано, как измельчается структура в высоколегированной мартенситостареющей стали 02Н18К12М5Т при ТЦО.
Так же происходит изменение структуры у стали 01Н18КЮМ5-ВД с той лишь разницей, что эта сталь очищена от вредных примесей вакуумнодуговым переплавом и поэтому при стандартной закалке имеет более грубый мартенсит (рис. 2.32, а) с нулевым баллом зерна (очень крупнозернистая структура), а после ТЦО измельчение зерен составляет 5—6 баллов (рис. 2.32, б). Режим термоциклической закалки состоит в 3-кратном нагреве образцов до 1000 °С с последующим охлаждением на воздухе. Образовавшийся при такой ТЦО мартенсит в основном «бесструктурный», т. е. без характерных игл мартенсита. Распад такого мартенсита при последующем старении при 510 °С в течение 3 ч и выделение из него вторичной фазы приводит (по сравнению с обычной закалкой от 850 °С и таким же старением) к удвоению значений ударной вязкости при сохранении прочности и твердости на прежнем высоком уровне.
|
Черная металлургия
Основы метода термоциклической обработки
Специальные методы термоциклической обработки
