 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Казань" Erid: 2SDnjeHU93Z
| |
мости с высокими скоростями резания установлена прямая зависимость между износом инструмента и твердостью стали. Поэтому, например, согласно TGL 15205, для сталей 100Сг6 и 1000СгМп6 наряду с формированием зернистого цементита требуется еще, чтобы твердость по Бринеллю была от 170 до 207 или от 170 до 217 соответственно. Для последующей закалки этих сталей необходимо дальнейшее уточнение требований. Чтобы получить максимальные твердость и глубину закалки, нужно обеспечить равномерное распределение мелких сфероидов карбидов в объеме стали (рис. 3.16). При равномерном распределении карбидов происходит также небольшое коробление в процессе закалки. Для выполнения этих условий в TGL 15205 установлено, что исходная структура шарикоподшипниковой стали должна содержать не более 5% пластинчатого цементита и неполностью сформировавшихся зернистых карбидов. Если при закалке заэвтектоидных сталей не исходить из такой безупречной структуры после смягчающего отжига, то в структуре стали возможно частичное сохранение остатков цементитной сетки, что будет определять повышенную хрупкость и ухудшение качества стали. Поскольку при температуре закалки заэвтектоидных сталей растворяется только около 1 % углерода, стали с более высоким содержанием углерода должны быть подвергнуты смягчающему отжигу (на зернистый перлит). Это необходимо для того, чтобы при последующей закалке нерастворившийся углерод находился в мартенсите не в виде остатков цементитной сетки, а в форме не связанных друг с другом маленьких сфероидов (зернышек).
Образование сфероидизированных карбидов приводит к снижению твердости; кроме того, затрудняется растворение таких карбидов при закалке. Поэтому следует находить компромисс 
между лучшей обрабатываемостью резанием и хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью; принимают, что средняя величина сферических частиц карбидов должна быть около 0,003 мм. Эти требования и предъявляются ко всем заэвтектоидным инструментальным сталям. По этой же причине — необходимости добиться полного растворения карбидов при закалке — в случае эвтектоидных нелегированных инструментальных сталей и высоколегированных улучшаемых сталей желательно даже наличие определенной доли пластинчатого перлита.
Сфероидизированный цементит в ферритной матрице представляет собой равновесную структуру с минимальной энергией. Таким образом, при достаточно большой выдержке несколько ниже температуры Ас1 все другие структуры (пластинчатый перлит, бейнит или мартенсит) должны в конце концов прийти к состоянию зернистого перлита, если, конечно, не будет иметь места такая далеко зашедшая стабилизация структуры, как распад карбида до графита, как это наблюдается, например, при отжиге чугуна. Простейшим видом смягчающего отжига поэтому является достаточно длительная выдержка определенной исходной структуры при температуре чуть ниже Ас1. При этих температурах подвижность атомов углерода и железа уже настолько высока, что в зависимости от исходной структуры за счет выделения и коагуляции (высокий отпуск мартенсита или бейнита) или растворения и повторного выделения (сфероидизация пластинчатого перлита) будут образовываться сфероидизированные частицы цементита. Установленные при этом закономерности были описаны выше. Как целенаправленный непрерывный технологический термомеханический процесс для прокатанных и кованых заготовок упомянутый режим длительной выдержки при температуре несколько ниже Ас1 предварительно закаленного материала, как правило, не подходит, поскольку закалка после горячей деформации связана с дополнительными затратами и риском. Конечно, уже через несколько часов достигается очень мелкозернистая и равномерная структура смягчающего отжига, которая именно вследствие своей мелкозернистости и сохранения остаточного упрочнения после ВТМО не удовлетворяет требованиям стандарта в отношении твердости по Бринеллю.
Описанный метод сфероидизации при длительной выдержке ниже Ас1 оправдал себя в случае, когда уже закаленный и, например, отработавший инструмент должен проходить последующую обработку резанием (для изготовления следующего типоразмера). 
Многочасовой отпуск несколько ниже Ас1 приводит к уменьшению прочности, следствием чего является возможность хорошей последующей обрабатываемости резанием.
При отжиге стали с феррито-перлитной или цементито-перлит-ной структурой, как указывалось выше, сфероидизированные частички цементита образуются в результате процессов растворения и повторного выделения. По сравнению с комнатной температурой предел растворимости углерода в а-железе заметно возрастает при приближении к температуре А1 (0,02% по сравнению с 10-6% С). Процесс может быть формально разделен на два этапа. Прежде всего проявляется влияние повышенной поверхностной энергии, что будет определять разбиение (разделение) пластинок цементита на зерна неправильной формы. В ходе дальнейшего протекания процесса форма этих частиц приближается к сфероидальной, причем маленькие зернышки будут поглощаться другими растущими зернами карбида. Движущие силы на обоих этапах, очевидно, одинаковы (уменьшение поверхностной энергии), а скорость контролируется диффузией. Как можно заключить из схемы на рис. 3.17, вероятно, имеет значение число имеющихся в феррите и цементите дефектов и внутрифазовых границ. Это объясняет ускоряющее влияние холодной деформации на формирование сфероидизированных карбидов (рис. 3.18). В исследованиях, 
проведенных Кестлером, под степенью формирования е понимается отношение количества сфероидизированного цементита к общему количеству цементита в стали. Степень формирования е = 1, очевидно, соответствует случаю полного исчезновения образований цементита в виде пластинок. На основании экспериментальных результатов для стали С35 была предложена приведенная на рис. 3.19 диаграмма температура—время, описывающая процесс формирования сфероидизированного цементита. Было показано, что при изотермическом температурном режиме степень формирования может быть представлена в виде следующей зависимости по Аврами (см. гл. 3):
При наличии экспериментально найденных констант это выражение может быть использовано в качестве уравнения, описывающего процесс на первом этапе смягчающего отжига. Второй этап окончательного формирования структуры зернистого перлита для эвтектоидной стали был подробно исследован Дирнфельдом и Левиным. Предложены следующие выражения для временной зависимости среднего диаметра цементитной частицы d и твердости:
d = bt1/3, (3.4)
где b — константа, зависящая от температуры;
HRB = HRB0 + Kt-1/3, (3.5)
где HRB0 — 48 (твердость ферритной матрицы);
К — константа, зависящая от температуры;
где N — общее число частиц цементита; т) — объемная доля цементита.
Зависимость твердости от времени формирования зернистого перлита показана на рис. 3.20. Эти результаты качественно соответствуют упомянутым ранее основным положениям, касающимся формирования структуры и свойств при высокотемпературном отпуске.   
Реклама. ООО "СНАБСТАЛЬ" Erid: 2SDnjdGEg5q |
|
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ