Раздел 5. Основы теории и технологии термической и химико-термической обработки сталей. Структурно-механические превращения в сталях при нагреве и охлаждении. Лекция №9

1. Общие положения термической обработки.

2. Термическая обработка стали.

2.1 Образование аустенита.

2.2 Распад аустенита.

1. Общие положения термической обработки.

t_max

Температура

Ц

Основные параметры режима термической обработки:

температура нагрева t_мах;

время выдержки при температуре нагрева τ_в

скорость нагрева v_нагр

скорость охлаждения v_охл.

ель любого процесса термической обработки – изменение структуры и свойств металла. Основные факторы воздействия при термической обработке – температура и время. Режим термической обработки можно представить графиком в координатах: t (температура) – τ (время):

Время

Виды термической обработки

Для изменения свойств сплава необходимо, чтобы в сплаве в результате Т/О произошли остающиеся изменения, обусловленные фазовыми превращениями.

Все виды Т/О можно разделить на 4 основные группы:

1 группа. Отжиг первого рода – нагрев металла, который в результате какой-либо предшествующей обработки (например, холодной пластической деформации) получил неустойчивое состояние, и приводящий его в более устойчивое состояние.

2 группа. Отжиг второго рода, или фазовая перекристаллизация – нагрев выше температуры фазового превращения (эвтектоидное превращение, растворение второй фазы) и охлаждение с малой скоростью, приводящий сплав к структурному равновесию.

3 группа. Закалка - нагрев выше температуры фазового превращения с последующим быстрым охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния сплава. Предельный случай закалки (истинная закалка)- фиксируется состояние сплава, характерное для высоких температур. Закалка в более широком смысле – фиксируется некоторая стадия структурного превращения сплава (распад), являющаяся промежуточной между равновесной структурой (отожженной) и предельно неравновесной (характерной для высоких температур).

4 группа. Отпуск и старение – нагрев закаленного сплава ниже температуры равновесных фазовых превращений для получения более устойчивого структурного состояния сплава. Термин отпуск используют обычно применительно к сталям и другим сплавам, испытывающим при закалке полиморфное превращение. Термин старение – применительно к сплавам, не претерпевающим при закалке полиморфного превращения.

2. Термическая обработка стали. Основой для изучения термической обработки стали является диаграмма железо – углерод (область сталей). Верхней температурной границей при термической обработке является линия солидуса АСD.

Температуры равновесных превращений (критические точки) принято обозначать буквой А с соответствующим индексом:

Эвтектоидную температуру (линия PSK) обозначают А₁ (727^оС), температуру магнитного превращения А₂ (точка Кюри 768^оС), температуру линии GS – А₃, температуру полиморфного превращения Fe_γ→Fe_δ – А₄, температуру линии SE – А_cm.

Вследствие гистерезиса температуры превращений при нагреве всегда выше соответствующих температур при охлаждении, поэтому введена дополнительная индексация – при нагреве – индекс с, при охлаждении – индекс r.

Четыре основных превращения при термической обработке в стали

При термической обработке стали наблюдаются следующие превращения:

1. Превращение перлита в аустенит, протекающее выше точки А₁.

α + Fe₃C → γ

2. Превращение аустенита в перлит, протекающее ниже А₁

γ → α + Fe₃C

3. Превращение аустенита в мартенсит:

γ → М

4. Превращение мартенсита в перлит (в феррито-карбидную смесь):

М → α + Fe₃C