Влияние скорости нагрева на аустенитное превращение

В большинстве случаев, на практике аустенитное превращение протекает при нагреве стали. Увеличение скорости нагрева до 50^о в с повышает точку А₁, дальнейшее увеличение скорости не сказывается на точке А₁, и влияние ощущается только при нагреве 600^о в с -800^о в с, нагрев идет быстрее чем проходят диффузионные процессы, поэтому точка А₁ подымается. Если на график нанести зависимость скорости превращения от скорости нагрева то очевидно что чем выше скорость нагрева тем выше скорость самого превращения. Повышение скорости до 600^о в с приводит к тому что образовывается огромное количество центров кристаллизации и их рост фактически нулевой – начало и конец превращения проходит мгновенно. Точка А_С1 может подняться на 150^ос.

Зерно аустенита в стали

Сразу после превращения аустенитное зерно в сталях мелкое, это объясняется тем что граница феррита и цементита развитая и образуется большое количество зародышей.

Новая фаза аустенита находится в состоянии наклепа. Причина фазового наклепа – разница удельных объемов старой и новой фазы, а также упругие напряжения. Температурой рекристаллизации обычно является температура его превращения. Поэтому одновременно с ростом аустенитных зерен проходит его рекристаллизация – это дополнительно измельчает аустенитное зерно. Повышение температуры аустенитного превращения приводит к ускорению образования зародышей и при высоких температурах можно получить более мелкое зерно – такое зерно называется начальным. Структура начального зерна имеет развитую межзереную границу – это энергетически не выгодно, поэтому аустенитное зерно сразу стремится к росту. После выдержки необходимой для данной обработки аустенит получает другой размер зерна. Именно в этом зерне будет происходить превращение при охлаждении стали – действительное, оно определяет механические свойства стали.

Разные стали по разному ведут себя при нагреве. В наследственно мелкозернистой стали при нагреве до высоких температур зерно увиличевается незначительно, однако при более высоком нагреве до высоких нагреве наступает бурный рост зерна. В наследственно крупнозернистой стали, наоборот, сильный рост зерна наблюдается даже при незначительном нагреве выше А_С3.

Наследственность зерна не определяет свойства материала, но оно важно для назначения термической обработки стали. Размер действительного зерна аустенита обусловлен температурой нагрева, продолжительностью выдержки при ней и склонностью данной стали к росту зерна при нагреве. Наследственность зависит только от состава стали. Так как разные марки сталей имеют разную наследственность то, ее определяют для каждой марки.

Для определения наследственности доэвтектоидной стали проводят цементацию в течении 8 часов при t^о = 930^ос. Наследственное зерно определяют по цементитной сетке. Заэвтектоидную сталь нагревают до 930^ос и после выдержки в течение 3 ч медленно охлаждают. Размер зерна определяют по сетке карбидов, выделяющихся по границам аустенитных кристаллов.

Почти все легирующие элементы тормозят рост аустенитного зерна. Исключение составляет марганец, фосфор которые усиливают рост зерна аустенита. Основной причиной этого действия легирующих элементов (Ti, Zr, V, Cr, W, Mo) считается образование труднорастворимых в аустените карбидов, нитридов и других фаз, которые являются барьерами для растущего зерна. Бор вызывает не только рост аустенитного зерна но и разнозереность. Алюминий – образует по границам аустенитного зерна нитриды ( раскисленые алюминием стали всегда мелкозернистые ).

Бал действительного зерна определяют по шкалам 1-5 относят к крупнозернистым 6-15 мелкозернистым.