1.1.3. Видманштеттова структура

В идманштеттова структура имеет два характерных признака: крупнозернистость и определенную направленность иглообразных пластин феррита в доэвтектоидных сталях или цементитных игл в заэвтектоидных сталях (Рис. 1.2).

а) б)

Рис. 1.2. Схема (а) и фотография (б) микроструктуры Видманштетта

Эта структура образуется вследствие ускоренного охлаждения крупнозернистой стали из аустенитного состояния. При перекристаллизации в доэвтектоидной стали феррит или в заэвтектоидной стали цементит вторичный образуется не только на границах, но и внутри зерен аустенита (по плоскостям кристаллической решетки в местах различных кристаллических дефектов).

Видманштеттова структура – признак перегрева стали. Перегретая сталь не всегда имеет видманштеттову структуру.

Видманштеттова структура встречается в стальных отливках (корпус автосцепки), сварных швах, деталях, перегретых и с последующим ускоренном охлаждении при термообработке. Такая структура считается дефектной и в ответственных деталях недопустима. Она должна быть устранена полным отжигом или нормализацией для доэвтектоидных и нормализацией с последующим неполным отжигом – для заэвтектоидных сталей. Стали с видманштеттовой структурой имеют невысокую динамическую прочность (низкую ударную вязкость) и высокую склонность к хрупкому разрушению.

1. 2. Порядок выполнения работы

1. Изучить процесс превращения перлита в аустенит и образования начального зерна.

2. Определить балл (номер) зернистости по предложенной структуре стали, используя эталоны ГОСТ 5639-82. Сделать заключение о возможности перегрева стали или его отсутствии.

3. Оценить влияние перегрева стали на ее структуру и механические свойства. Для заданной марки стали предложить режим термической обработки для устранения крупнозернистой структуры перегретой стали (привести график).

1.3. Содержание отчета

1. Краткое описание процесса перлитно-аустенитного превращения и образования начального зерна.

2. Понятие о размере действительного зерна и определение его по структуре с использованием эталонов ГОСТ 5639-82.

3. Графики термической обработки с обоснованием режима: выбора температуры нагрева, времени выдержки и скорости охлаждения стали с целью получения мелкозернистой структуры и устранения видманштеттовой структуры.

1.4. Вопросы для самоконтроля

1. Как идет перекристаллизация перлита в аустенит при нагреве стали?

2. Как определяется температура полной перекристаллизации в аустенит при нагреве доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной сталей?

3. Что называется начальным и действительным зерном стали?

4. Как определяется размер зерна по ГОСТ 5639-82?

5. Что называется перегревом и пережогом стали?

1. Какая структура стали называется видманштеттовой?

6. Какой термической обработкой исправляется перегрев доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей?

7. Как влияет размер зерна стали на ее механические свойства?

8. Чем отличается структура пережженной стали от перегретой стали. Возможно, ли исправить структуру такой стали, если нет, то почему?

Лабораторная работа 2

ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛИ

ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ

Цель работы: получить практические навыки проведения термической обработки образцов из углеродистой стали с охлаждением в различных средах (вода, минеральное масло, воздух); изучить механизм диффузионного и бездиффузионного превращений аустенита при охлаждении стали.

2.1. Краткие теоретические сведения

Рассмотрим превращение переохлажденного аустенита на примере эвтектоидной стали (0,8 % углерода). При охлаждении аустенита ниже критической температуры Ас₁ (линии PSK ,727°С) он теряет устойчивость и происходит его перекристаллизация (за счет полиморфного превращения γ-Fе в α-Fe). В зависимости от температуры превращения (степени переохлаждения) процессы распада переохлажденного аустенита происходят по диффузионному (перлитное превращение) и без диффузионному механизмам (мартенситное превращение), имеет место также промежуточное (бейнитное превращение).

Превращение переохлажденного аустенита можно осуществить в изотермических условиях, т.е. при постоянной температуре и при непрерывном охлаждении с заданной скоростью. Изотермическое превращение аустенита описывается диаграммами изотермического превращения.