Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Черная металлургия -> Термоциклическая обработка -> Основы метода термоциклической обработки -> Основы метода термоциклической обработки

Основы метода термоциклической обработки

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  ...  15  16  17  ...  30  31  32 

но медленного нагрева или охлаждения в сплавах, например в сталях перлитного класса, фазовые и структурные превращения протекают по диффузионному механизму. Увеличение скорости изменения температуры порождает новый механизм превращения — бездиффузионный (по типу мартенситного). Явление мартенситного превращения при охлаждении стали из аустенитного состояния известно давно и достаточно хорошо изучено. Интерес вызывает бездиффузионное превращение при нагреве. В работе впервые отмечена определяющая роль концентрационных и энергетических флуктуаций в превращении железа при быстром нагреве стали.

В работе показано, что смена диффузионного механизма при перестройке а-решетки железа в у-решетку на бездиффузионный у перлита происходит при скорости нагрева порядка 70000—80000 °С/с. Поэтому в сталях У8, У10 и других, имеющих (например, после горячей ковки или нормализации) структуру пластинчатого перлита, а-у-превращение идет практически всегда по диффузионному механизму.

Фазовое превращение феррита также зависит от температуры и растворенного в нем углерода. Если углерод в феррите распределен равномерно, то зерна претерпевают а-у-превращение одновременно во всем объеме зерна, как принято считать, по сдвиговому механизму. В чистом железе фазовое превращение протекает в основном по бездиффузионному механизму. При этом скорость нагрева практически не влияет на кинетику фазового превращения. Процесс фазового превращения оказывается значительно сложнее, если в структуре сплава есть и твердый раствор (феррит), и структура типа перлита (феррит+ +цементит). Установлено, что при ускоренном нагреве (десятки или сотни градусов в секунду) в отожженной конструкционной стали имеют место два независимых вида (типа) превращений в основных структурных составляющих. При указанных условиях нагрева у доэвтектоидной стали вначале идет диффузионное превращение перлита в аустенит, а при температурах выше точки Ас появляются признаки бездиффузионного превращения «структурно свободных» зерен феррита.

Бездиффузионная а-у-перекристаллизация при нагреве закаленных сталей происходит при малых скоростях нагрева. В этом случае полная аналогия с железом. Действительно, исследования и практика ТО доэвтектоидных легированных сталей показали, что при повторной закалке от более низких температур ранее перегретой и закаленной стали не происходит измельчения мартенситных зерен. Восстановление аустенитного зерна при нагреве кристаллографически упорядоченных структур (бейнита или мартенсита) объясняется бездиффузионным характером а—>у-превращения, т. е. сдвиговым механизмом превращения, аналогичным мартенситному.

Процесс диффузионного образования аустенита при нагреве сталей и сплавов используется широко. А вот чисто бездиффузионное а -у. превращение в доэвтектоидных (незакаленных) сталях получить сложно (необходима скорость нагрева в сотни и тысячи градусов в минуту), а в случае эвтектоидных и заэвтектоидных сталей — практически невозможно. Относительно легко реализуется бездиффузионное формирование аустенита только из мартенсита и бейнита. Но такое превращение обычно не приводит к желаемым результатам, так как при этом сохраняется наследственно крупнозернистая структура аустенита.

Теория диффузионного и бездиффузионного механизмов а-у-превращения является описанием двух крайних (противоположных) слу

чаев. Однако нужна общая теория фазовых превращений при различных скоростях изменения температуры. Большую практическую ценность могла бы представлять такая общая теория фазовых превращений, которая описывала бы как частный (промежуточный) случай, и смешанный диффузионно-бездиффузионный процесс а-у-превращения при реально достижимых скоростях нагрева металлических изделий. Такие смешанные процессы перекристаллизации часто происходят в сталях и других сплавах. Свидетельством этому является повышенное количество аустенита, образовавшегося при ускоренном нагреве конструкционной углеродистой стали в интервале температур между точками Ас1 и Аc3 по сравнению с медленным нагревом. Анализ экспериментов убедительно показывает, что в первоначальный момент после нагрева стали аустенита в структуре стали больше, чем после некоторой выдержки при данной температуре. Так, при нагреве до 750 °С у закаленной стали 20 количество.аустенита составляет 40 % вместо 25 % в равновесных условиях. Очевидно, что такой факт можно объяснить тем, что на диффузионный процесс образования аустенита накладывается бездиффузионный.

По мнению ряда исследователей, преждевременная аустенитизация малоуглеродистых (конструкционных) сталей при быстром нагреве связана с развитием а-у-превращения на границах блоков и других микродефектов феррита.

Таким образом, прослеживается следующая закономерность: при малой скорости нагрева преобладает диффузионный механизм превращения и образуется устойчивый (стабильный) аустенит; при умеренной — получится и устойчивый, и неустойчивый (метастабильный) аустенит в силу действия одновременно двух различных процессов — диффузионного и бездиффузионного. Однако при этом та часть аустенита, которая возникает по бездиффузионному механизму, не может быть устойчивой в межкритическом интервале температур, так как температура (поглощенная энергия) малоуглеродистого аустенита ниже равновесной. Такой аустенит является неустойчивым. Неустойствость аустенита в межкритическом интервале температур свидетельствует о том, что в нем углерода меньше, чем это требуется при диффузионном механизме превращения, при котором углерода всегда достаточно для создания устойчивого аустенита.

Следовательно, практический интерес представляют умеренный нагрев и смешанный механизм а-у-превращения. Такой нагрев позволяет интенсифицировать процесс ТЦО и получать особые структуры сталей.

Размер аустенитного зерна является важной структурной характеристикой стали при ТО. От этой характеристики зависят механические свойства, особенно ударная вязкость. Одним из методов, устраняющих рост зерна, может быть быстрый нагрев без длительных выдержек при температурах аустенитизации. При индукционном нагреве из-за малой продолжительности процесса, включающего периодический нагрев и охлаждение при полной фазовой перекристаллизации в каждом цикле, скорость образования зерен аустенита значительно превышает их рост. Такая ТЦО эффективна в случае, когда переохлажденный аустенит характеризуется малым инкубационным периодом и небольшим временем полного распада. На рис. 1.5 показано влияние числа циклов и скорости нагрева в циклах на размер зерна аустенита. Образующийся в таких условиях мелкозернистый аустенит может быть неоднороден по составу, вследствие чего устойчивость аустенита отличается от того аустенита; который образуется в равновесных условиях. Получению мелкозернистой структуры металлов и улучшению их свойств в результате ТЦО способствует, очевидно, и сведение до минимума выдержек при максимальных температурах нагрева.

1.3. ФАЗОВЫЙ НАКЛЕП И ДИФФУЗИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ТЦО

Основным структурным изменением при ТЦО сталей является сильное измельчение зерна, которое, как правило, сопровождается уменьшением разнозернистости и более однородным распределением химических элементов. Одна из причин, вызывающих подобные изменения в структуре, состоит в интенсификации диффузионных процессов за счет усиления воздействия теплофизических факторов.

Накопление дислокаций и образование полигональной субструктуры после термоциклировании чистого железа и низкоуглеродистой стали дают основание полагать, что ответственными за формирование дислокационной структуры при ТЦО сталей являются полиморфные превращения, приводящие к фазовому наклепу в основном за счет разницы удельных объемов и модулей упругости образующихся фаз. Фазовый наклеп иногда сопровождается процессами рекристаллизации, которые по мере накопления деформации монотонно повторяются от цикла к циклу.

Несколько иной характер носят процессы, происходящие при ТЦО сплавов, не претерпевающих аллотропических превращений. Дополнительными движущими силами при непрерывно меняющейся температуре в этом случае служат, во-первых, внутренние напряжения, связанные с анизотропией теплового расширения за счет разориентированности зерен, блоков, а также различия теплофизических характеристик фаз, а во-вторых, напряжения, обусловленные температурными градиентами. Например, в чистых металлах возникновение напряжений обусловлено в основном анизотропией теплового расширения отдельных зерен. Но возможно появление внутренних напряжений за счет расширения соседних макроскопических областей, которые могут иметь место в случае

сущестования в материале градиента текстуры, приводящего к градиенту коэффициентов термического расширения. Кроме того, напряжения могут возникать вследствие наличия градиента температуры по сечению. Оценка напряжений, возникающих в кадмии при ТЦО, показывает, что напряжения, обусловленные анизотропией теплового расширения в гексагональных фрагментных монокристаллах кадмия, более чем на порядок превышают напряжения, возникающие в результате градиента температуры по сечению образца.

Сильные внутренние напряжения развиваются в материалах, структура которых состоит из фаз, имеющих различные коэффициенты термического расширения. Расчеты показывают, что наибольшие термические напряжения при изменении температуры на 1 °С из-за разницы коэффициентов термического расширения фаз могут возникать в системе, состоящей из алюминия и кремния (2,2 МПа), обусловленные анизотропией теплового расширения зерен,— в уране (2,5 МПа), а вследствие анизотропии теплового расширения фаз — в оловоцинковой системе (9,2 МПа).

На рис. 1.6 показано изменение напряжений, возникающих из-за разницы коэффициентов термического расширения фаз, составляющих структуру нихромвольфрамового композита. Напряжения вычислены для нихромовой матрицы и упрочняющего вольфрамового волокна при термоциклировании композита по режиму 600-1100 °С. Расчеты выполнены для композиции с объемным наполнением f, равным 15 % при условии, что нихром испытывает пластическую деформацию, если напряжения в нем превысят предел текучести и он ведет себя как идеально пластичный материал.

В зависимости от температурного режима термоциклирования деформации протекают по-разному. Так, известно, что термические напряжения при высокотемпературных теплосменах вызывают в материалах пластическую деформацию путем проскальзывания по границам, миграцию границ и образование субструктуры, а кроме того, полигонизацию и рекристаллизацию. Структурные напряжения в данном случае не играют существенной роли, так как вследствие значительной подвижности границ они непрерывно релаксируют. Наоборот, изменение температуры в низкотемпературной области может вызвать из-за малой подвижности границ значительные структурные напряжения, приводящие иногда к образованию трещин. При этом помимо внутризеренного скольжения наблюдаются интенсивное двойникование, фрагментация зерен и образование полос деформации. Эти представления лежат в основе механизма, получившего в литературе название «термического зацепления», согласно которому релаксация напряжений, возникающих вблизи зерен при высоких температурах, осуществляется путем течения по границам зерен, а при низких — в результате пластической деформации сколь

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  ...  15  16  17  ...  30  31  32 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2011.01.27   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

11:30 Трубы 426х28

06:52 Подвеска крюковая

20:18 Круг калиброванный ст.20

20:17 Продам круг чугунный ЧХ-1 литье чугуна

20:17 Квадрат стальной ст.45ХН2МФА, брусок

20:17 Заготовки ст.20, сталь конструкционная углеродистая качестве

20:17 Круг ст.40ХН

20:17 Лист горячекатанный ст.08Х13

20:17 Заготовки ст.4Х4ВМФС, сталь инструментальная штамповая 4Х4ВМ

20:17 Изготовим отливки из чугуна: круги, втулки, кольца

НОВОСТИ

22 Июля 2017 17:51
Перевозка лопастей ветрогенератора

24 Июля 2017 15:32
Мировой выпуск прямовосстановленного железа за полгода вырос на 9,9%

24 Июля 2017 14:56
На Камчатке за полгода добыли 7,3 тонны серебра

24 Июля 2017 13:01
Мировой выпуск стали в июне 2017 года вырос на 3,2%

24 Июля 2017 12:02
Приморская ”Артель-ДВ” рассчитывает на 30 кг золота по итогам сезона

24 Июля 2017 11:40
УК ”Кузбассразрезуголь” за полгода добыла угля на 2% больше плана

НОВЫЕ СТАТЬИ

ТОП 8 самых ожидаемых новинок кино

Защита металлоконструкций от огня

Выбор насосной станции для дома и дачи

Небольшой ликбез по инфракрасным нагревателям

Пилы по металлу - особенности полотен

Cтиральные машины - основные аспекты выбора

Сверление – особенности процесса

Особенности емкостей и баков отопительных систем в промышленности

Кованые конструкции для благоустойства участка

Вилочные погрузчики для складов и производств

Металлические сейфы для хранения ценностей

Основные параметры и особенности использования стабилизаторов напряжения

Использование алюминиевого профиля в мебельной промышленности

Основные аспекты применения защитных тентов

Выбор современных водосточных систем и их особенности

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.