30. Структурные превращения при термообработке стали и их классификация. Виды термообработки стали.

В теории термообработки рассматриваются 4 основных превращений, обеспечивающих структурообразование в сталях.

1) Превращение при нагревании (ПА)

2) Превращение при охлаждении (АП)

3) Превращения при закалке (мартенситное: АМ)

4) Превращения при отпуске (МП).

Виды термообработки стали: отжиг (рекристаллизационный отжиг 1-ого рода, полный/неполный отжиг 2-ого рода, диффузионный отжиг (для выравнивания хим. состава по сечению материала, очень длительный процесс, выполняющийся при высоких температурах)), закалка (полная/неполная), различные виды отпуска (низкий, средний, высокий).

При нагреве добавляются А_с1, А_с3, при охлаждении – А_R1, А_R3. Эти точки никогда не совпадают: чем выше скорость нагрева, тем выше точки находятся.

Температура рекристаллизационного отжига: 500-600С.

Т_рекр.=Т_пл.

Т_{рекр.отжига}=Т_рекр.+50...150С

Полный отжиг для доэвтектоидных сталей; нагрев выше А_С3, выдержка вместе с печью до 500-600С, дальше на воздухе. За счет фазовой перекристаллизации можно уменьшить зерно. Уменьшается твердость, прочность, убирается напряжение, хорошая обрабатываемость.

Неполный отжиг для заэвтектоидных сталей; нагрев выше А_С1 (ниже SE), нагрев, выдержка, охлождение вместе с печью до 500-600С, дальше на воздухе. В результате получается перлит зернистый.

Закалка: Для доэвтектоидных сталей полная закалка, для заэвтектоидных – неполная закалка.

Полная закалка: нагрев на t выше А_С3 на 30...50С, резкое охлаждение (углеродистые стали в воде, легированные в минеральном масле, если охлаждать легированные стали в воде, то будут трещины, если углеродистые стали в масле – недостаточная твердость; высокоуглеродистые стали закаливают сначала в воде, затем в масле). Для заэвтектоидных сталей неполная закалка. Нагрев на 30...50С выше А_С1, выдержка, резкое охлаждение. Отпуск:

Низкий отпуск – 150…350(300)ºС, средний отпуск – 350(300)…450(500)ºС, высокий отпуск – 450(500)…600ºС. Конкретные показатели свойств для заданных температур есть в справочниках.

Высокая твердость и прочность после закалки обусловлено образованием мартенсита.

М – перенасыщенный твердый раствор углерода в -железе с тетрагональной кристаллической решеткой. Если решетка не перенасыщена, то это феррит.

Сталь 45 – степень перенасыщения 45

В результате закалки реализуется правая часть кривой. При отпуске М распадается. Из М выделяется углерод в связанном состоянии (карбид железа Fe₃C (Ц)). Феррито-цементитная смесь называется П. При низком отпуске формируется феррито-карбидная смесь мелокодисперсного строения (игольчатое). Структура: мартенсит отпущенный.

После среднего отпуска: феррито-карбидная смесь более крупнодисперсного строения (зернисты). Стуктура: тростит (Т).

При высоком отпуске: феррито-карбидная смесь, еще более крупнодисперсное строение (зернистый). Структура: сорбит (С).

М_отп.ТСП – увеличивается пластичность, уменьшается твердость.

После закалки в структуре стали преобладает мартенсит, который образуется из А. Но мартенситное превращение протекает не до конца. В структуре есть определенная доля А остаточного. В углеродистых сталях его доля до 5%, в легированных – до 20-30%.

А – легкая, пластичная, вязкая структурная составляющая. Его наличие после закалки не желательно. Чем больше С и легирующих компонентов, тем доля А_ост. больше. Повышение температуры нагрева способствует увеличению А_ост.