ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Рост зерна аустенита из "Металловедение " Размеры зерна влияют на свойства стали. Сталь с мелким зерном обладает большей ударной вязкостью и повышенной сопротивляемостью усталостному разрушению при циклических нагрузках. С другой стороны, крупнозернистая сталь обладает большей прочностью при высоких температурах, закаливается равномернее и на большую глубину, чем мелкозернистая. [c.123] После окончания превращения в аустенит сталь состоит из мелких зерен. Размеры этих зерен зависят от химического состава, способа производства, способа раскисления стали и предшествовавшей термической обработки. Величина зерен в момент завершения превращения стали в аустенит определяет так называемое начальное зерно аустенита. [c.123] располагающиеся по границам зерен, обладают повышенным запасом энергии по сравнению с атомами, находящимися в середине зерен. Поэтому зерна металла стремятся уменьшить площадь границ. Чем мельче зерна, тем больше площадь границ между зернами в одном и том же объеме металла. Образовавшиеся начальные зерна аустенита самопроизвольно начинают расти. В первый период роста крупные зерна поглощают более мелкие. В этот момент рост зерна происходит особенно быстро. Затем, когда мелких зерен уже не остается, крупные зерна начинают поглощать друг друга. Темпы роста несколько замедляются, но рост зерна продолжается. Чем больше длительность выдержки при температуре выше Лсз, тем крупнее зерно аустенита. С повышением температуры вследствие увеличения подвижности атомов темпы роста увеличиваются. [c.124] По способности аустенитного зерна к росту все стали можно разделить на наследственно крупнозернистые и наследственно мелкозернистые. [c.124] На рис. 68 приведены кривые, иллюстрирующие рост зерна аустенита в зависимости от температуры нагрева для двух сталей, различных по наследственной склонности зерна к росту. [c.124] Кривая, обозначенная цифрой относится к наследственно крупнозернистой стали. Зерна этой стали начинают сливаться и увеличиваться в размерах почти сразу после завершения превращения в аустенит. [c.124] Кривая, обозначенная цифрой 2, относится к наследственно мелкозернистой стали. Зерна этой стали сохраняют свои размеры на протяжении интервала температур от Лсз до 900° С. При нагреве выше 900° С размеры зерен наследственно мелкозернистой стали начинают быстро увеличиваться, и при температуре около 1175°С (в данном конкретном случае) действительные размеры зерен наследственно крупнозернистой стали оказываются меньше размеров зерен наследственно мелкозернистой. Следовательно, наследственная зернистость стали определяет склонность к росту зерна аустенита при нагреве выше Асг, но не величину действительного зерна. [c.124] При повышении содержания углерода в доэвтектоидной стали увеличивается склонность к росту зерна. Наибольшую склонность к росту зерна проявляет эвтектоидная сталь. [c.125] Большую роль играет способ раскисления стали. Кипящая сталь, раскисленная только ферромарганцем, или спокойная сталь, раскисленная ферромарганцем и ферросилицием, получаются наследственно крупнозернистыми. Спокойная сталь, дополнительно раскисленная алюминием, становится наследственно мелкозернистой. Алюминий добавляют в количестве 0,5 кг на 1 т стали. Алюминий растворяется в жидкой стали и образует с растворенным в ней азотом нитриды. Они также растворяются в стали, но при охлаждении после перехода в твердое состояние растворимость их быстро уменьшается. Нитриды выпадают в виде очень мелких включений по границам зерен и препятствуют их росту. Когда температура возрастает настолько, что нитриды опять могут раствориться в аустените, искусственные барьеры между зернами исчезают, и они начинают быстро расти. Аналогично могут влиять на рост зерна мелкодисперсные карбиды легирующих элементов. [c.125] Большинство легирующих элементов (хром, молибден, ванадий, титан и другие) способствуют измельчению зерна. Однако есть и исключения. Марганец и фосфор способствуют росту зерна аустенита. [c.125] Механические свойства стали (ударная вязкость, предел усталости и другие) зависят только от величины действительного зерна стали, т. е. от размеров зерен, которые имеются в стали в данных конкретных условиях. Наследственная зернистость стали и величина начального зерна влияют косвенно, так как от них зависит размер действительного зерна. В конструкционной углеродистой стали из крупных зерен аустенита получаются при охлаждении крупные зерна феррита и перлита. Они являются действительным зерном стали при комнатной температуре. При правильном проведении режима термической обработки можно получить действительное мелкое зерно даже в наследственно крупнозернистой стали. В то же время при значительном перегреве выше Асз можно получить очень крупное зерно в наследственно мелкозернистой стали. [c.125] Для определения размеров зерна удобно пользоваться стандартной шкалой (рис. 69). Микроструктуру исследуемого металла при увеличении в 100 раз сравнивают со стандартной шкалой и определяют таким образом номер зерна. Под каждым рисунком указан соответствующий номер зерна. Он определяется средней площадью зерна. Принято считать, что сталь с зерном до номера 4 включительно имеет крупное зерно, а с номера 5 и выше — мелкое. [c.126] Вернуться к основной статье