Главная Процесс термической обработки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [ 48 ] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 а также в местах выхода на межфазную поверхность Ц/А субграниц в цементите или аустените. В месте выхода субграницы в цементитной пластине на межфазную по- J верхность неуравновешенность сил поверхностного натяжения является сти- ниУв м1стахвГхода Жани МуЛОМ ДЛЯ ЛОКаЛЬНОГО раСТВОрСНИЯ чы в цементите (показана пунк- цемеНТИТа ДО ТЗКОЙ КОНфИГУРацИИ ПО-тиром) на поверхность раздела -г - г цементит - аустенит ВерХНОСТИ, ЧТОбЫ ЭТИ СИЛЫ ураВНОВССИ- лись (рис. 84). Канавки растворения С выпуклыми в сторону аустенита стенками идут вдоль линий выхода субграниц на поверхность пластины. Известно, что растворимость частицы зависит от радиуса кривизны ее поверхности, и эта зависимость описывается уравнением Томсона-Фрейндлиха: \пС,1С==2уУ!кТг, (30) где - концентрация раствора около межфазной границы с радиусом г; Ссо - концентрация раствора около плоской границы; 7 - поверхностная энергия на границе фаз; V - атомный объем. Чем меньше радиус кривизны границы, тем больше около нее равновесная концентрация раствора. Следовательно, около выпуклых стенок канавок растворения в цементите (рис. 84) концентрация углерода в аустените будет больше, чем около остальной плоской поверхности пластины. Выравнивание состава в аустените снизит концентрацию углерода в нем около выпуклых стенок канавки, и так как аустенит здесь окажется ненасыщенным по отношению к цементиту, то цементит растворится и границы его спрямятся. Это в свою очередь вызовет нарушение равновесия сил поверхностного натяжения у выхода субграниц, последующее восстановление равновесия при углублении канавки и т. д. В результате пластина цементита будет разделена вследствие растворения по ее субгранице. Деление цементитных пластин можно ускорить, применив холодную пластическую или теплую деформацию при температурах ниже А у. При этом цементитные пластины не разрушаются, как полагали ранее, а пластически деформируются. При нагреве после холодной и во время теплой деформации путем полигонизации образуются субграницы, способствующие делению цементитных пластин. Как показало электронномикроскопическое просвечивание фольг, цементитные пластины делятся не только при их ускоренном растворении у выходов субграниц, но и в местах повышенной плотности дислокаций в цементите. После деления пластин мелкие их частицы сфероидизируются. Около краев и вершин цементитных частиц с малым радиусом кри- визны концентрация углерода в аустените повышена в соответствии с уравнением (30). Выравнивание состава внутри аустенита приводит к повышению его концентрации около участков границы с большим радиусом кривизны, где аустенит пересыщается и выделяет цементит. Параллельное снижение концентрации углерода в аустените около краев и вершин приводит к их растворению. В результате градиент концентраций в аустените восстанавливается и процесс растворения цементита в участках с меньшим радиусом кривизны границы и выделения его в участках с большим радиусом кривизны приводит к округлению частиц. Таким образом, сфероидизация частиц цементита идет путем переноса углерода через окружающий твердый раствор. Рассмотренные механизмы деления пластин и сфероидизации частиц одной фазы, находящейся в равновесии с твердым раствором, - общие для сплавов на разных основах. Для режима сфероиднзирующего отжига заэвтектоидных сталей характерен узкий температурный интервал отжигаемости . Нижняя его граница должна находиться выше точки Л, а верхняя граница не должна быть слишком высокой, так как иначе из-за растворения в аустените центров карбидного выделения при охлаждении образуется пластинчатый перлит. Так как точки Лс и Л сходятся при эвтектоидной концентрации, то у сталей, близких к эвтектоидному составу, интервал отжигаемости особенно узок. Например, для сталей У9А и У ЮЛ границы этого интервала 740-750° С, в то время как для сталей У11А, У12А и У13А они находятся в пределах 750-780° С. Конечная структура зависит от скорости охлаждения и температуры сфероидизирующего отжига. Чем меньше скорость охлаждения, тем до больших размеров вырастают глобулн карбида при распаде аустенита. Регулируя скорость охлаждения, можно получать структуры глобулярного перлита от точечного до крупнозернистого. Более мелкозернистый перлит обладает повышенной твердостью. Влияние режима сфероидизирующего отжига на твердость показано на рис. 85. С повышением температуры отжига до 800-820° С твердость снижается из-за развития сфероиди-Зации, а при дальнейшем увеличении температуры отжига твердость растет из-за появления все в большем количестве пластинчатого перлита. Сфероидизирующему отжигу подвергают углеродистые и легирован-вые инструментальные и шарико- 7гО 760 800 OiO 880 Теппература оттига °С Рис. 85. Зависимость твердости шарикоподшипниковой стали ШХ15 от температуры от-кига при трех скоростях охлаждения (Я. Р. Раузин, С/ч: / 100; 2 30; 3-5 подшипниковые стали. Сталь со структурой зернистого перлита обладает наименьшей твердостью, легче обрабатывается резанием, что особенно важно, например, для работы автомати*-ческих линий в условиях массо-вого подшипникового производи ства. Кроме того, зернистый перлит является оптимальной исходной структурой перед закалкой. При исходной структуре зернистого перлита меньше склонность к росту аустенитного зерна, шире допустимый интервал закалочных температур, меньше склонность к растрескиванию при закалке, выше прочность и вязкость закаленной стали (мелкие глобули равномерно распределены в мартенсите закаленной заэвтектоид-ной стали). Поэтому металлургические заводы поставляют отожженную инструментальную сталь со структурой зернистого перлита. Поковки шарикоподшипниковой стали также отжигают на зернистый перлит. Если при однократном отжиге не происходит полной сферои-дизации цементита, то можно применить циклический или маятни ковый отжиг, являющийся разновидностью сфероидизирующего. Например, углеродистую сталь несколько раз попеременно нагревают до 740° С и охлаждают до 680° С. Пластина цементита при каждом нагреве частично растворяется в аустените. Растворение идет преимущественно с вершин и ребер пластин. При каждом охлаждении из аустенита выделяется цементит на нерастворив-шихся остатках цементитных пластин, причем выделение идет преимущественно вдали от вершин и ребер. Попеременно растворяясь и подрастая, цементитная пластинка постепенно округляется (рис. 86). К сожалению, в заводских условиях очень трудно создать контролируемые колебания температуры большой садки с амплитудой 40° С в заданном температурном интервале. Рис. 86. Микроструктура заэвтеиг тоидной стали У12 после маятникового отжига (зернистый цементит) х 300 4. Изотермический отжиг Малая степень переохлаждения аустенита, необходимая при отжиге, может быть получена не только при непрерывном охлаждении стали с печью. Другой путь - ступенчатое охлаждение 152 |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |