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 -> Часть 8

Основы метода термоциклической обработки (Часть 8)

только в текущем разделе

Страницы:    1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  ...  28  29  30  31  32   

не ведет к интенсивному увеличению зерна. Критическая температура Ас1 при ускорении нагрева возрастает и «размывается» так, что появляется необходимость фиксировать и впоследствии учитывать значения температуры начала а-учревращения Ас и температуру конца а-у-пРе-вращения Ac и в процессе структурного превращения перлита в аустенит. Первоначально в нагреваемом сплаве при температуре Ас появляются первые, очень мелкие зерна аустенита в перлите. Аустенит зарождается на границах между пластинками цементита и феррита. Число зарождающихся зерен аустенита в объеме превращающегося перлита чрезвычайно велико. При дальнейшем нагреве наблюдается некоторое увеличение числа зерен аустенита, возникающих в основном вблизи дефектов в феррите. Установлено, что увеличение размеров зерен идет при переменной температуре нагрева в 3 раза медленнее, чем в изотермических условиях при соответствующей температуре. При условии, когда скорость роста новой фазы (аустенита) мала, а скорость зарождения зерен значительна, получается, что не только в момент, но и к концу а у-превращения сохраняется сверхмелкозернистая структура. Дальнейший нагрев или выдержка при постоянной температуре приводит к быстрому укрупнению зерен аустенита.

Если произвести охлаждение (например, на воздухе) быстро нагретой стали на 10—15 °С выше температуры точки Ас, то вследствие обратной перекристаллизации образуется мелкое зерно перлита. При одном термоцикле феррит в доэвтектоидных сталях почти не претерпевает изменений. Но если произвести несколько таких нагревов и охлаждений, то вся ферритно-перлитная структура претерпевает изменение.

Тот факт, что в результате ТЦО резко измельчаются зерна в сталях и чугунах, требует своего объяснения. Наибольшую сложность вызывает понимание этого процесса в сталях с феррито-перлитной структурой. При попытках объяснить получение термоциклированием равномерной мелкозернистой структуры в доэвтектоидных углеродистых сталях необходимо исходить из механизма образования аустенита при ускоренных нагревах и его распада при последующих охлаждениях.

Следует отметить, что вопрос о механизме образования аустенита при нагреве стали является одним из фундаментальных в теории фазовых превращений и, к сожалению, еще до конца нерешенным. Обсуждению этого вопроса посвящено большое число работ. Высказано несколько гипотез о механизме аустенитизации, но важнейшие аспекты этого структурного превращения все еще остаются неясными.

Большие сложности вызывает объяснение начальной стадии превращения перлита и части доэвтектоидного феррита при температуре, близкой к 750 °С (Ас1), хотя температура фазового превращения а-железа в у-железо при отсутствии цементита составляет 910 °С. Известно, что первые зародыши аустенита при нагреве до точки Ас1 образуются на межфазных границах феррита с цементитом. Установлено также, что превращение перлита в аустенит идет по мере «растворения» цементита и насыщения углеродом до 0,8 % зон, прилегающих вначале к цементиту, а потом к новой фазе — аустениту. По мере насыщения новой фазы углеродом — до 0,8 % и более — идет дальнейшее превращение феррита в аустенит. Этот диффузионный механизм превращения перлита (цементита+феррита) в аустенит хорошо изучен и не вызывает сомнений, если скорость нагрева меньше 1 °С/мин. При малой скорости нагрева дефекты кристаллического строения исходных структур исчезают еще до начала превращения. В таком случае «бездефектный» доэвтектоидный

феррит оказывается устойчивым и его вовлечение в превращение происходит постепенно, по мере повышения температуры до точки Ас3.

Однако как только скорость нагрева превысит значения 3 °С/мин в конструкционных углеродистых сталях (типа сталь 40 ) при температурах несколько выше точки Ас, появляется «избыточный» аустенит, т. е. количество аустенита оказывается больше, чем его образуется при медленном нагреве или после выдержки при этой температуре. Основной причиной возникновения избыточного аустенита или снижения температуры превращения структурно-свободного феррита доэвтектоидных сталей в аустенит считается включение в процесс превращения бездиффузионного механизма перестройки а-решетки в у-решетку. Бездиффузионное а —> у-превращение обусловлено двумя факторами.

1. Немаловажное значение для появления бездиффузионного механизма превращения части феррита в аустенит после точки Ас1 перлитно-аустенитного превращения имеют дефекты, искажения кристаллического строения феррита в его приграничных зонах. Эти дефекты и межфазные напряжения возникают при неполном структурном превращении, т. е. тогда, когда перлит претерпевает превращение, а феррит запаздывает с превращением. В этом случае ослабевают внутрикристаллические силы взаимодействия атомов в поверхностных слоях контактирующих фаз. Однако известно, что при нагреве исчезающая фаза (феррит) теряет устойчивость, энергию взаимодействия атомов, а новая (аустенит) —увеличивает свою внутреннюю энергию.

2. При взаимодействии с аустенитом кристаллическая решетка феррита, будучи неустойчивой и «податливой» при температуре выше точки Ас1, оказывается энергетически подготовленной к перестройке (превращению) в аустенит — высокотемпературную фазу. Предрасположенность феррита к превращению способствует течению этого процесса по бездиффузионному механизму.

Указанные причины создают условия для бездиффузионного образования аустенита в приграничном феррите под воздействием более низкой температуры, чем 910 °С. Аустенит, возникающий по бездиффузионному механизму, первоначально неустойчив. Однако в силу большой растворимости углерода в нем происходит насыщение аустенита углеродом и стабилизация кристаллической структуры. Итак, при ускоренном нагреве конструкционной стали до температуры выше точки Ас1 образуется больше, чем обычно, мелкозернистого аустенита. Процесс обратного структурного превращения при охлаждении от указанного нагрева идет неидентично тому, который происходит при охлаждении после выдержки при данной температуре или медленного нагрева. Отличие состоит в том, что зерна аустенита имеют, во-первых, больший объем, чем в равновесном состоянии при Ac1, и, следовательно, меньшую удельную концентрацию углерода; во-вторых, аустенит мелкозернистый; в-третьих, в приграничных с ферритом областях аустенит содержит больше углерода (результат термодиффузии и диффузии при распространении а - у-превращения феррита) и поэтому там он более устойчив.

В процессе охлаждения стали с такой неоднородной структурой аустенита распад его происходит следующим образом: вначале распадаются на феррит и перлит те мелкие зерна аустенита, которые имеют меньшую концентрацию углерода, т. е. внутренние. Этому процессу немного способствует и то, что температура внутренних (центральных) в семействе аустенитных зерен несколько ниже, чем крайних. Мелкие зерна аустенита, граничащие с ферритом, подогреваются от перегретого

феррита. Таким образом, распад зерен аустенита при охлаждении от нагрева начинается не с границ зерен А— Ф, а внутри них, т. е. начинается выделением феррита в центральной части аустенитных зерен. В результате полного охлаждения на месте названных аустенитных зерен в их прежних границах образуется так называемый псевдоперлит, содержащий углерода меньше 0,8 %. Так, в результате одного быстрого нагрева стали до температуры несколько выше точки Ac1 с последующим охлаждением получим структуру не смеси феррита и перлита (Ф + П), как обычно, а состоящую из зерен феррита и мелкозернистой смеси перлита и феррита, т. е. Ф+(Ф+П). Так, первый цикл нагрева и охлаждения всего лишь частично измельчает структуру, является шагом к полному измельчению зерен в стали.

При повторном нагреве стали аустенизация перлита происходит известным образом. Однако при этом нагреве возникает метастабильный аустенит только в крупных зернах феррита, точнее на границе с аустенитом. Мелкие зерна аустенита, находящиеся внутри прежнего псевдоперлита (т. е. внутри мелкозернистой перлитно-ферритной смеси), в процессе превращения перлита в аустенит имеют меньшую температуру, чем периферийные, граничащие с ферритом. Эта разница в температурах происходит в силу поглощения тепловой энергии при а —> у-превращении, которое начинается при нагреве в тех зернах перлита, содержание углерода в которых выше. А повышенное содержание углерода, как уже отмечалось, содержится в приграничных с ферритом зонах псевдоперлита. Начавшаяся аустенизация, поглощая тепло, сдерживает поток тепловой энергии в центральные зоны псевдоперлита. Большие зерна оставшегося (исходного) феррита продолжают разогреваться, тогда как мелкие зерна феррита в псевдоперлите остаются некоторое время при постоянной температуре а - у-превращения. При этих условиях (температура феррита больше температуры ферритных зерен псевдоперлита) дальнейшая аустенизация идет направленно — аустенизируется перегретый (крупный) феррит. Причинами такой аустенизации являются указанная разница в температурах при быстром нагреве и термодиффузия углерода в аустените в более нагретую, приграничную с ферритом зону.

В процессе охлаждения стали после второго нагрева кинетика распада аустенита аналогична описанной выше. Последующие циклы постоянно охватывают эвтектоидным превращением весь структурно-свободный феррит. Так, путем последовательных нагревов до температур несколько выше точки Ac1 и охлаждений на воздухе до комнатных температур создается мелкозернистая структура в стали (рис. 2.2) и соответствующее улучшение ее механических свойств. Однако нет смысла производить все охлаждения до комнатных температур. Структура пластинчатого перлита при охлаждении полностью формируется при температуре порядка 600 °С. Дальнейшее охлаждение на воздухе не изменяет структуры стали. Поэтому охлаждения при термоциклировании для получения мелкозернистой структуры можно и с экономической точки зрения нужно производить до температур на 50—80 °С ниже точки Ar1, а потом вновь нагревать. Охлаждение после последнего нагрева следует осуществлять на воздухе до комнатной температуры.

Установлено, что чем больше скорость нагрева при ТЦО и меньше перегревы над точкой Ac1, тем мельче зерно в углеродистой конструкционной стали. Однако при этом возрастает необходимое число циклов. Следует заметить, что быстрый печной нагрев при ТЦО достигается садкой металла в перегретую печь. Скорость нагрева до необходимой температуры тем выше, чем больше температура в печи и меньше масса термообрабатываемого изделия.

Реальная скорость нагрева стали в перегретой печи 50—100 °С/мин. Она достигается в случае средних размеров деталей (масса до 50 кг) при температуре в печи 950—1100°С. Структурные исследования, выполненные на электронном микроскопе с помощью лаковых реплик, оттененных хромом, с микрошлифов показали, что при описанной ТЦО измельченная структура состоит из феррита и перлита с пластинчатой формой цементита в нем. На рис. 2.3 приведены электронные микрофотографии цементитных пластин в зернах перлита стали 40.

Аналитический расчет числа зерен N в 1 мм3 стали 45, выполненный по методике стереометрической металлографии, показал, что после нормализации А = 6,5-103, а после ТЦО А = 6,2-106. При оценке измельчения в баллах было определено, что в результате маятниковой ТЦО, например, стали 45 с размером зерен 5—6 баллов измельчение зерен достигает 11 —12 баллов и более. Это означает, что одно зерно дробится примерно на 1000 мелких зерен. Такое измельчение структуры положительно сказывается на механических свойствах конструкционных сталей и других сплавов.

Описанная кинетика измельчения структуры при ТЦО относится к сталям и сплавам, претерпевающим превращения в основном по диффузионному механизму. В случае действия бездиффузионного механизма превращений (прямого аустенитного и обратного мартенситного) измельчение структуры происходит также интенсивно, но основной причиной этого, по-видимому, являются процессы пластического деформирования и последующей рекристаллизации. Это видно при анализе структур сталей мартенситного класса после их ТЦО. На примере мартенситностареющей стали 02Н18К12М5Т покажем процесс измельчения ее структуры при ТЦО. Режим обычной ТО этой стали состоит из закалки при 820 °С в

Страницы:    1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  ...  28  29  30  31  32   

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

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

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

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Статьи

Основы метода термоциклической обработки
Специальные методы термоциклической обработки

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

Т 17:40 Тройники сварные переходные ГОСТ 30732-2006

Т 17:39 Тройники сварные переходные ОСТ 36-24-77

Т 17:01 Тройники сварные переходные ОСТ 34-10.764-97

Т 16:50 Тройники сварные переходные ТС 5.903-13

Т 16:50 Тройники сварные переходные СК 2109-92

Т 15:41 Переходы сварные концентрические ГОСТ 30732-2006

Т 15:31 Переходы сварные концентрические СК 2109-92

Т 15:31 Переходы сварные концентрические ТС 5.903-13

Т 15:21 Дизель генератор АД 200, ДЭУ 200, ДГУ 200

Т 14:05 Сварочные агрегаты АДД 2х2502, АДД 2х2502 П, АДД 2х2502 ПВГ

Т 14:05 Дизельные электростанции АД 150-Т400-РГ

Т 14:05 Дизель генератор АД 30,

НОВОСТИ

18 Января 2017 17:26
Точение бюста на станке с ЧПУ

13 Января 2017 08:10
Частные дома из металлоконструкций (23 фото)

20 Января 2017 08:12
”Северсталь” поставила в 2016 году на ”Газпромтрубинвест” рекордный объем металлопроката

20 Января 2017 07:45
На базе кузнечного цеха ”ЧТЗ” создан ”Челябинский центр кузнечных компетенций”

19 Января 2017 17:12
Рекордные 4,3 тонны золота добыл ”Селигдар” в 2016 году

19 Января 2017 16:46
”Братский завод ферросплавов” увеличил производство ферросилиция марки Фс-75

19 Января 2017 15:32
Китайский экспорт готового проката в 2016 году упал на 3,5%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Современные микросхемы - основные виды

Мелкие крепежи для электромонтажных, сантехнических и строительных работ

Латунная труба и прокат в промышленности

Муфта и ниппель по ДТР

3 способа обустройства выносных балконов

Стабилизаторы напряжения и их особенности

Промышленное холодильное оборудование

Вентиляторные градирни и комплектующие для них

Электрические шкафы и комплектующие для них

Никелевая лента 79НМ

Разработка плана ликвидации аварий

Легкие каркасные металлоконструкции

Современные системы кондиционирования

Комплектующие и фурнитура для мебели

Обои для жилых и общественных помещений

Завод по производству металлоконструкций

Особенности и выбор рольставен

Охрана промышленных объектов и грузов

Мобильные лаборатории в промышленности

Металл для металлоконструкций

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

Рейтинг@Mail.ru

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

2009-2014 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.