ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теория термической обработки углеродистых сталей из "Термист " Перед тем как изучать этот парагряф, прочитайте еще раз внимательно параграф 22 о вторичной кристаллизации сталей и особенное внимание обратите на левый нижний угол диаграммы состояния сплавов железа с углеродом. [c.96] В параграфе 22 мы подробно рассмотрели, что происходит со структурой стали при ее медленном охлаждении с высоких температур. Процессы, совершающиеся при этом— постепенное образование новых зерен феррита (в доэвтектоидных сталях) или цементита (в заэвтектоидных сталях) и окончательный распад аустенита с образованием перлита,— составляют сущность вторичной кристаллизации стали. А теперь рассмотрим, что будет происходить со структурой стали при ее нагреве. Естественно предположить, что все процессы будут происходить в обратном порядке. Так оно и есть в действительности, но рассмотрим все же это более подробно. [c.96] При нагреве стали ее структура начнет изменяться только тогда, когда сталь будет нагрета до температуры Ai (723°). До этой температуры никаких изменений в структуре стали не происходит. [c.96] Проделайте такой опыт определите твердость какого-либо куска стали, нагрейте его потом до температуры 500° и охладите как можно быстрее в холодной воде, а затем измерьте снова его твердость. Вы легко убедитесь, что твердость не изменилась, какой была до нагрева, такой осталась и после него. Закалки не получилось. Повторите опыт, но только нагрейте сталь на этот раз до более высокой температуры, например до 600°. И в этом случае вы убедитесь, что закалки не произошло. Точно так же закалки не получится, если сталь нагреть до температуры 700° и быстро охладить в воде. Дело здесь совсем не в том, что вы неумелый термист, а в том, что сталь и не может принять закалки при нагреве до температур ниже критической температуры Л]. А вот если сталь нагреть до температуры 750° и быстро охладить в воде, ТО закалка получится даже у самого неумелого термиста. [c.96] Любая углеродистая сталь — и конструкционная, и инструментальная — имеет в структуре зерна перлита. При температуре (723°) зерна перлита превращаются в зерна аустенита. В чем состоит это превращение Зерна перлита — сложные зерна. Они состоят из чередующихся пластинок феррита и пластинок цементита. [c.97] Все атомы углерода сосредоточены в пластинках цементита. При температуре Л1 атомы углерода из пластинок цементита начинают переходить в пластинки феррита—растворяться в них и вызывать превращение альфа-железа в гамма-железо. Атомы углерода равномерно распределяются по всему объему бывшего зерна перлита, и вместо сложного неоднородного зерна перлита получается однородное зерно аустенита, в котором атомы железа и атомы углерода распределены совершенно равномерно по всему объему зерна (фиг. 69). [c.97] Для того чтобы легче понять сущность этого превращения, рассмотрим такой пример. Представим себе, что мы взяли несколько лом гей хлеба, намазали их маслом и сложили вместе. Получили слой хлеба, слой масла, снова слой хлеба, снова слой масла и т. д. Это подобно зернам перлита. А потом нагрели масло растает, впитается в хлеб и равномерно распределится по нему, и уже не будет ни отдельных кусков хлеба, ни отдельных кусков масла, а получится однородная масса хлеба, пропитанного маслом. Это вроде зерен аустенита. [c.97] Рассмотрим сначала какую-нибудь доэвтектоидную сталь, например конструкционную сталь марки Ст. 3. До температуры А[ (723°) ее структура состояла из зерен перлита и зерен феррита. При температуре Л] зерна перлита превратились в зерна аустенита, а зерна феррита остались без изменения. При дальнейшем повышении температуры атомы железа из зерен феррита будут постепенно переходить в зерна аустенита. Зерна феррита будут в результате этого уменьшаться, а зерна аустенита расти за их счет. Зерна феррита растворяются в зернах аустенита. Так будет продолжаться до тех пор, пока все зерна феррита не растворятся в зернах аустенита и полностью не исчезнут из структуры стали. Структура стали будет состоять из одних только зерен аустенита. Температура, при которой полностью закончится растворение зерен феррита в зернах аустенита, называется вер.хней критической температурой и обозначается Лз. [c.98] В отличие от нижней критической температуры, одинаковой для углеродистых сталей всех марок, верхняя критическая температура для сталей различных марок разная. [c.98] Мы нагрели сталь до температуры выше критической.. 4 теперь давайте ее охлаждать. [c.98] НО охлаждать с различной скоростью. Ее можно охлаждать медленно, например, оставить в медленно охлаждающейся печи. Это—отжиг. Можно нагретую деталь вытащить из печи и положить на пол цеха, т. е. охлаждать на воздухе. Это — нормализация. А можно деталь охладить очень быстро — в воде или масле. Это — закалка. По-разному производится охлаждение нагретой детали, по-разному будет происходить распад аустенита, по-разному будет изменяться структура стали. Разными получатся и свойства стали. К этому трудному и очень важному вопросу мы сейчас и перейдем. [c.99] В параграфе 22 мы подробно рассмотрели те изменения в структуре стали, которые совершаются в ней при вторичной кристаллизации, если производить медленное охлаждение, гораздо более медленное, чем то, какое происходит при отжиге. Это мы смогли сделать при помощи диаграммы состояния. [c.99] Что же касается процессов вторичной кристаллизации, совершающихся при ускоренном и тем более при быстром охлаждении (т. е. при нормализации и при закалке), то диаграмма состояния оказывается для этого совершенно недостаточной. Пользуясь только одной диаграммой состояния, мы совершенно не сможем понять тех превращений в структуре стали, которые происходят в ней при закалке. Для того чтобы понять существо этих превращений, необходимо познакомиться с так называемыми диаграммами изотермического превращения переохлажденного аустенита. [c.99] Совершенно ясно, что ни одно превращение не происходит мгновенно. Для протекания каждого превращения требуется некоторое время. Требуется какое-то время и для того, чтобы осуществился процесс распада зерен аустенита на эвтектоидиую смесь, состоящую из зерен феррита и цементита. В дальнейшем мы будем эту эвтектоидную смесь называть феррито-цементитной смесью или феррито-карбидной смесью (цементит по-другому называется карбидом железа). [c.99] Представим себе, что мы быстро охлаждаем с температуры, скажем, 800° эвтектоидную сталь, содержащую 0,8% углерода. При температуре 800° эта сталь состоит из одних зерен аустенита. Так как сталь охлаждается быстро, то при температуре Ах распада зерен аустенита на феррито-цементитную смесь не произойдет, и в структуре стали сохранятся зерна аустенита при температурах ниже температуры Ах. Получатся зерна переохлажденного аустенита. Спрашивается, останутся ли эти зерна при охлаждении до комнатной температуры или при каких-то температурах ниже температуры Ах произойдет все-таки, хотя бы и с опозданием, их распад Ответ на этот вопрос как раз и дают диаграммы изотермического превращения переохлажденного аустенита. [c.99] Сначала рассмотрим, что будет происходить с аустенитом, если сталь быстро охладить до какой-нибудь температуры, например до температуры 400°, и выдержать ее некоторое время при этой постоянной температуре. Кстати, диаграмма потому и называется диаграммой изотермического превращения, что на ней изучаются процессы, протекающие при постоянной температуре (изотерма — линия какого-либо процесса, совершающегося прн постоянной температуре). [c.100] При температуре 400° распад зерен переохлажденного аустенита начинается не сразу в течение некоторого времени распада не будет вовсе — зерна переохлажденного аустенита сохраняют свою устойчивость. По прошествии времени оа зерна переохлажденного аустенита начнут постепенно распадаться, и этот распад продолжается в течение времени аб. По прошествии времени аб распад полностью закончится, и структура стали будет представлять феррито-цементитную смесь. Определить продолжительность времени до начала распада, а также продолжительность времени самого распада очень просто стоит из точек а и б опустить перпендикуляры на горизонтальную ось и на ней прочесть в масштабе значения времени. [c.100] Из всего сказанного нужно прежде всего твердо запомнить основное перлит, сорбит и троостит — это феррито-цементитные смеси, отличающиеся друг от друга только степенью дисперсности. [c.101] Вернуться к основной статье