1.1.3. Видманштеттова структура

Видманштеттова структура имеет два характерных признака: крупнозернистость и определенную направленность пластин феррита в доэвтектоидных сталях или цементитных игл в заэвтектоидных сталях.

Эта структура образуется вследствие 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 при термообработке. Такая структура считается дефектной и в ответственных деталях недопустима. Она должна быть устранена полным отжигом или нормализацией [1, с. 234  243; 2, с. 123, 124, 177  180; 3, с. 112  144].

1. 2. Порядок выполнения работы

1) Определить по температурным режимам влияние перегрева стали на ее структуру и механические свойства. Изучить методы устранения перегрева.

2) Провести исследования на стандартных образцах с надрезом из стали 40 или 45 для испытания на удар. Для перегрева по два образца нагреть до 950 или 1050°С, выдержать 30 мин и охладить на воздухе. По одному образцу из каждой пары оставить в состоянии перегрева. Остальные образцы для нормализации загрузить в нагретую до 820  850°С печь. Время нагрева – 1 мин на 1 мм толщины образца; выдержка  1/5 от продолжительности нагрева.

3) Определить значения ударной вязкости у исходного, перегретых и нормализованных образцов, измерить твердость, сравнить результаты. Изучить структуру и определить вид излома.

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 ГОСТ 5639-82.

3. Графические зависимости изменения твердости и ударной вязкости стали от температуры перегрева и последующей нормализации.

1.4. Вопросы для самоконтроля

1. Как происходит переход перлита в аустенит при нагреве стали?

2. Что называется начальным и действительным зерном?

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

4. Что называется перегревом и пережогом стали?

1. Какая структура стали называется видманштеттовой?

5. Как исправляется перегрев стали?

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

Лабораторная работа 2

ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛИ

ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ

Цель работы: получить практические навыки проведения закалки в различных охладителях (вода, минеральное масло, воздух) на образцах, изготовленных из углеродистой стали; изучить природу диффузионного и бездиффузионного превращения аустенита при охлаждении стали.

2.1. Краткие теоретические сведения

2.1.1. Превращение аустенита при охлаждении

Согласно диаграмме железоуглеродистых сплавов на линии PSK (727°С) при охлаждении происходит перлитное превращение аустенита 2 и сталь переходит в двухфазное состояние: феррит и цементит вторичный.

Процесс превращения аустенита в перлит (перекристаллизация) подчиняется законам кристаллизации. Он зависит от числа возникающих центров кристаллизации новых фаз (Ф и Ц) и скорости роста кристаллов. Это в свою очередь определяется переохлаждением аустенита, т. е. скоростью охлаждения стали. Изменяя скорость охлаждения, а следовательно, и степень переохлаждения, можно воздействовать на структуру и свойства стали.

При термической обработке стали превращение (распад) аустенита происходит либо изотермически (выдержка при постоянной температуре), либо в условиях непрерывного охлаждения.