Превращения в твердом состоянии охлаждении

Особенностью второй группы операций является наличие в сплавах фазовых превращений в твердом состоянии. К этой группе относят полный и неполный отжиги стали, а также нормализацию. В отличие от отжига первого рода такой отжиг называют отжигом второго рода. При отжиге второго рода сталь нагревают выше температур фазовых превращений в твердом состоянии. Охлаждение производят медленно, чтобы успели закончиться фазовые превращения. После отжига сталь имеет устойчивую (равновесную) структуру, обусловливающую высокую пластичность и вязкость и малую твердость и прочность. [c.111]

Превращение аустенита в мартенсит (являющийся основной структурной составляющей закаленной стали и определяющий ее свойства) отличается от всех других превращений в твердом состоянии. Мартенситное превращение возникает мгновенно и развивается с огромной скоростью, когда температура при охлаждении достигает точки М (начала мартенситного превращения). Эта температура не понижается с увеличением скорости охлаждения. Процесс при этом останавливается и значительная часть аустенита остается непревращенной. Повышение скорости охлаждения ниже температуры мартенситной точки увеличивает количество образующегося мартенсита и уменьшает количество остаточного аустенита. [c.102]

При нагревании гомогенного сплава плавление начинается при истинной равновесной температуре без перегрева, аналогичного переохлаждению. Однако в случае превращений в твердом состоянии эффект температурного гистерезиса иногда очень значителен, так что кривые охлаждения и кривые нагрева дают температуры превращения, лежащие соответственно ниже и выше истинных равновесных значений. При превращении в твердом состоянии новая фаза обычно развивается и растет из зародышей в этих условиях должна произойти некоторая диффузия, чтобы группы атомов перестроились и образовали решетку, характерную для новой фазы. [c.121]

Для построения диаграмм фазового равновесия используют термический анализ. Для этой цели экспериментально получают кривые охлаждения отдельных сплавов и по их перегибам или остановкам, связанным с тепловыми эффектами превращений, определяют температуры соответствующих превращений. Эти температуры называют критическими точками. Для количественного и качественного изучения этих превращений в твердом состоянии используют различные методы физикохимического анализа микроанализ, рентгеноструктурный, магнитный и др. [c.198]

При охлаждении от температуры насыщения фазовый состав диффузионного слоя и его структура не изменяются, если в системе исходный материал — диффундирующий компонент нет превращений в твердом состоянии. Если в твердом состоянии имеют место фазовые превращения, то каждый участок диффузионного слоя будет претерпевать те или иные превращения в зависимости от состава и характера взаимодействия компонентов. [c.139]

ЖИДКОСТИ резко выделяется скрытая теплота кристаллизации и на кривой охлаждения может возникнуть площадка там, где ее не должно быть, превращения в твердом состоянии происходят при больших переохлаждениях, поэтому необходимо следить за достижением термического равновесия. [c.287]

Сплав III (см. рис. 4.16) - заэвтектический белый чугун (> 4, 3 % С). В заэвтектических чугунах кристаллизация начинается с выделения из жидкого раствора кристаллов первичного цементита в интервале температур точек 5 — 6 при этом состав жидкой фазы изменяется согласно линии D . Первичная кристаллизация заканчивается эвтектическим превращением, с образованием ледебурита. При дальнейшим охлаждении происходят превращения в твердом состоянии, такие же, как в сплаве II. [c.108]

Закалка — термическая обработка, в результате которой в сплавах образуется неравновесная структура. Неравновесные структуры при термической обработке можно получить только в том случае, когда в сплавах имеются превращения в твердом состоянии переменная растворимость, полиморфные превращения твердых растворов, распад высокотемпературного твердого раствора по эвтектоидной реакции и др. Для получения неравновесной структуры сплав нагревают выше температуры фазового превращения в твердом состоянии, после чего быстро охлаждают, чтобы предотвратить равновесное превращение при охлаждении. [c.142]

Как и следовало ожидать, скорость полиморфных превращений обычно значительно меньше, чем скорость кристаллизации расплава, и существенно выше скорости тех превращений в твердом состоянии, которые сопровождаются изменениями состава. Температуру превращения можно существенно понизить или повысить путем резкого охлаждения или нагревания в некоторых случаях введение небольших количеств примеси приводит к тому, что становится возможной фиксация высокотемпературной 4>азы при закалке. Явление это не нашло еще достаточно полного объяснения возможно, что примеси препятствуют росту новых кристаллов подобно тому, как это имеет место при рекристаллизации. [c.285]

Мартенситом называют обладающую высокой твердостью структурную составляющую, возникающую во многих быстро охлажденных сталях, а процесс его образования является прототипом целого класса превращений в твердом состоянии. Мартенситные превращения обнаружены как в чистых металлах, так и в сплавах основные признаки этого превращения приведены в разд. 1.2. [c.311]

Закалка стали и образование неравновесных состояний. Выше указывалось, что в результате быстрого охлаждения сплава, предварительно нагретого выше точки превращения в твердом состоянии, получается неравновесное состояние. Такое неравновесное состояние сплава получается потому, что происходящие при этом в твердом состоянии фазовые превращения полностью или частично не успеют совершиться при нормальной для них температуре. [c.179]

Структура железоуглеродистых сплавов при комнатной температуре зависит от их химического состава и скорости охлаждения ниже линий 008 и 8Е (см. рис. 40). В результате медленного охлаждения доэвтектоидные стали приобретают структуру феррита и перлита, эвтектоидные — одного перлита и заэвтектоидные — перлита и вторичного цементита. Если любую из этих сталей нагревать, она будет испытывать структурные превращения. Температурные точки, при которых происходят такие превращения в твердом состоянии, принято называть критическими. [c.107]

Отжиг I рода. Этот вид термической обработки возможен для любых металлов и сплавов. Его проведение не обусловлено фазовыми превращениями в твердом состоянии. Нагрев при отжиге I рода, повышая подвижность атомов, частично или полностью устраняет химическую неоднородность, уменьшает внутренние напряжения, т. е. способствует получению более равновесного состояния. Основное значение при проведении такого отжига имеют температура нагрева и время выдержки при этой температуре, так как именно эти параметры определяют скорость процессов, устраняющих отклонения от равновесного состояния. Скорость нагрева и охлаждения для отжига I рода имеет второстепенное значение. [c.175]

Закалка. Закалка, как и отжиг П рода, осуществляется только для металлов и сплавов, имеющих фазовые превращения в твердом состоянии. Главное различие этих видов термической обработки — скорость охлаждения. Все виды отжига проводят с медленным охлаждением, а закалку — с быстрым. [c.176]

Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства. Свинец вводят в a+ -латуни или в а-латуни, испытывающие при нагреве и охлаждении превращение a A . В результате этого превращения свинец располагается не по границам зерен, как в чистой меди или а-латуни, не имеющей превращений в твердом состоянии, что затрудняет особенно горячую обработку давлением, вызывая брак продукции, а внутри зерен, что не мешает обработке давлением, но способствует лучшему отделению стружки при резании. Сопротивление коррозии повышают А1, Zn, Si, Мп и Ni. [c.392]

Получив экспериментально кривые нагрева или охлаждения для сплавов одной системы, но различной концентрации, можно построить диаграмму ее состояния. Обычно для этого пользуются термическим методом, который является достаточно точным для исследования превращений, протекающих при переходе сплавов из жидкого состояния в твердое и обратно. Превращения, протекающие в сплавах в твердом состоянии (фазовые превращения в твердом состоянии), изучают более тонкими методами физико-химического анализа, среди которых наиболее распространенными являются рентгеноструктурный, микроструктурный, дилатометрический, а также методы измерения электросопротивления и магнитных свойств. [c.117]

Вторая группа характеризуется наличием в сплавах фазовых превращений в твердом состоянии. Такой отжиг в отличие от указанного выше носит название отжига второго рода. К этой группе относят полный, неполный и сфероидизирующий отжиги. Отжиг второго рода производят с целью получения мелкозернистой структуры у литых сталей, устранения полосчатой и строчечной структуры у сталей после горячей обработки давлением, улучшения обрабатываемости резанием и снятия внутренних напряжений. При проведении отжига второго рода нагрев стали производится до разных температур, но всегда выше температур фазовых превращений. Охлаждение производится достаточно медленно для того чтобы в сплавах успели закончиться фазовые превращения. После отжига сплавы получают устойчивую (равновесную) структуру и приобретают, в связи с этим, наибольшую пластичность и вязкость, но зато и наименьшую твердость. [c.170]

Третья группа также характеризуется наличием в сплавах фазовых превращений в твердом состоянии. И в этом случае нагрев производится выше температур фазовых превращений, но охлаждение сплавов производится быстрее. Такой вид термической обработки получил название закалки. При закалке вследствие большой скорости охлаждения в сплавах не успевают произойти фазовые превращения, и при комнатной температуре фиксируются структуры, свойственные им при высоких температурах. Структуры, полученные после закалки, являются неустойчивыми (неравновесными). После закалки сплавы приобретают наивысшую твердость, но одновременно и наибольшую хрупкость. [c.170]

Все промышленные сплавы (2Zn+Mg 10%) при 440° С находятся в области а-твердого раствора. Фазы (т1, Т), присутствующие при 200° С (25° С) являются вторичными, т. е. выделяются из твердого раствора в процессе охлаждения и последующих выдержек. На рис. 74 представлен вертикальный разрез диаграммы состояния системы А1— п—Mg для суммы цинка и магния 8%, дающий представление о кристаллизации и фазовых превращениях в твердом состоянии [2]. Изменение растворимости цинка и магния в алюминии с температурой указывает на возможность упрочнения сплавов при термообработке г Основные упрочняющие 166 [c.166]

Дифференциальный анализ применяют для определения температур превращения, сопровождающихся выделением (или поглощением) небольшого количества тепла. Это имеет место при изучении превращений в твердом состоянии или при определении температур кристаллизации очень малых количеств вещества. Чем меньше тепловой эффект превращения, тем ниже точность термического анализа и относительно больше влияние различных неравномерностей нагрева и охлаждения. [c.99]

Вторичная кристаллизация, т. е. превращения в твердом состоянии (полиморфное превращение, полный или частичный распад твердого раствора, упорядочение твердых растворов образование или распад неустойчивых химических соединений), также протекает с определенным тепловым эффектом. Однако он часто незначителен, и поэтому для определения температуры таких превращений наряду с построением кривых охлаждения применяют те методы анализа (дилатометрический метод, измерение удельного электросопротивления и др.), которые для данных сплавов являются более чувствительными. В чистых металлах превращение в твердом состоянии [c.201]

Рис. 113. Основные типы диаграмм состояния и кривые охлаждения двойных сплавов (не имеющих превращений в твердом состоянии) I — отсутствие растворимости II — полная растворимость III — ограниченная растворимость <а — с образованием эвтектики б — с образованием перитектики) IV образование химического соединения (а — при полной растворимости с компонентами 6 — при отсутствии растворимости в — при ограниченной растворимости) V — образование химического соединения, неустойчивого при высоких температурах (а — при отсутствии растворимости с компонентами б — при ограниченной растворимости)

На основании полученных кривых указать положение критических точек при нагреве и охлаждении. Объяснить принцип этого метода анализа и его преимущества по сравнению с обычным термическим анализом при определении превращений в твердом состоянии. [c.37]

Двухфазные алюминиевые бронзы испытывают превращения в твердом состоянии и принимают термическую обработку закалку и отпуск. После нагрева в однофазную область р и быстрого охлаждения (закалки) сплав приобретает структуру типа мартенсита, состоящую из ориентированных игольчатых кристал- [c.344]

Очень важным видам термической обработки могут подвергаться сплавы, в структуре которых получаются при затвердевании твердые растворы, способные при дальнейшем охлаждении претерпевать значительные изменения. Таких изменений может быть два а) уменьшение растворимости и б) полный распад. Структурные превращения в твердом состоянии называются вторичной кристаллизацией. Рассмотрим сущность процесса вторичной кристаллизации. [c.72]

При быстром охлаждении деталей, изготовленных из сплавов, претерпевающих, подобно сталям, структурные превращения в твердом состоянии, помимо тепловых напряжений, возникают так- [c.136]

Удельный объем меняется при термическом сжатии и расширении, кристаллизации расплава, фазовых превращениях в твердом состоянии и изменении химического состава поверхностных слоев. Если бы термическое расширение или сжатие, кристаллизация расплава и фазовые превращения в твердом состоянии проходили одновременно и в одинаковой степени по всему объему тела, то внутренние напряжения не возникали бы. Но при нагреве и охлаждении всегда имеется градиент температур по сеченню тела и поэтому указанные выше изменения удельного объема в разных точках металла протекают неодинаково, в результате чего возникают внутренние напряжения. [c.112]

Закалку, как и отжиг 2-го рода, можно применить только к тем металлам и сплавам, в которых имеются фазовые превращения в твердом состоянии. Основные параметры закалки — температура нагрева, время выдержки и скорость охлаждения. [c.195]

Кривые свободных энергий пересекаются при температуре Т , соответствующей температуре фазового равновесия вещества. В любом металле полиморфное превращение при нагреве сопровождается поглощением, а при охлаждении — выделением теплоты, что подтверждается образованием горизонтальных площадок, свидетельствующих о протекании превращений в изотермических условиях. При охлаждении железа тепловые эффекты превращения в твердом состоянии проявляются благодаря возникно- [c.50]

Ветви D и WD при пересечении образуют эвтектическую точку D. На этой диаграмме линия FP представляет равновесие между Р-фазой и а-фазой, в то время как линия GP соответствует равновесию между твердыми фазами Р и f. Кривые растворимости GP и FP встречаются в точке Р, и при этой температуре гомогенная Р -фаза состава Р распадается при охлаждении на две твердые фазы а состава X а j состава У. Кривые FP и GP представляют предел насыщения гомогенного твердого раствора р и, таким образом, аналогичны кривым АЁ и BE, представляющим предел насыщения жидкого раствора на рис. 6. Точно так же, как эвтектондное, превращение в твердом состоянии аналогично эвтектическому в жидком состоянии, так и перитектические реакции, упоминавшиеся выше, подобны перитектоидным реакциям в твердом состоянии, при которых одна фаза при нагреве распадается на две фазы. На рис, 14 показано, что 8-фаза претерпевает перитектоидный распад при температуре MNO, при нагреве до которой однородная твердая фаза состава N распадается на твердую фазу у состава Af и твердую фазу состава О. [c.21]

Эти методы описаны з серии статей. В первой из них Сайкс [87] рассматривает возможность получения количественных результатов по данным обычной кривой охлаждения и приходит к выводу, что в этом случае неизбежна заметная погрешность, особенно в случае превращения в твердом состоянии, которое связано с аномалией удельной теплоемкости в довольно широком инте рвале температур. Он разработал двойной дифференциальный метод кривой охлаждения и метод для количественных измерений удельной теплоемкости. Последний метод был дальше развит Сайксом и Джонсом [88] и применялся Джонсом, Сайксом и Вилькинсоном [26] гла1вным образом для изучения процессов упорядочения в температурном интервале 100—500°. Повидимому, этот метод может быть применен и при более высоких температурах . [c.162]

Поскольку при нагреве и охлажцении сплавов с реальными скоростями фазовые превращения в твердом состоянии протекают со значительным тепловым гистерезисом, следует отличать критические температуры при нагреве сплава от аналогичных температур при его охлаждении. [c.129]

Отжиг П рода — термическая обработка, заключающаяся в нагреве стали до температур выше критических точек Ас и Асз, вьщержке и, как правило, в последующем медленном охлаждении. Отжиг II рода основан на прохождении фазовых превращений в твердом состоянии — (у о,)-превращений и поэтому часто называется фазовой перекристаллизацией. При фазовой перекристаллизации измельчается зерно и устраняется вид-манштеттова стрз тура, строчечность н другие неблагоприятные структуры стали. [c.443]

Метод измерения электропроводности имеет некоторые преимущества перед термическим и микроскопическим анализами. Нагрев и охлаждение образцов можно проводить чрезвы-чайно медленно с целью поддержания равновесных условий, а повторные измерения можно выполнять при установившейся температуре до тех пор, пока не будет получено постоянное (равновесное) значение электропроводности. Если предположить, что образцы являются качественными (свободны от дефектов), то измерения очень точны, и их можно проводить почти так же легко при высоких температурах, как и при комнатной температуре. Поскольку измерения не разрушают образец, то их можно всегда повторить с целью проверки полученных данных. Возможность нагрева или охлаждения с небольшими скоростями позволяет изучать с помощью этого метода превращения в твердом состоянии, которые протекают слишком медленно, чтобы их можно было исследовать методом термического анализа. [c.113]

При фазовом превращении почти всегда наблюдается изменение объема образца, чем можно воспользоваться для исследования строения сплавов к настоящему времени в литературе описаны многие типы приборов, в основе которых лежат одни и те же общие принципы. Образец, имеющий однородный химический состав, подвергают нагреву или охлаждению в устройстве, которое передает изменение длины образца на записывающее устройство, расположенное вне печи. Основное преимущество этого метода, как и метода измерения электропроводности, заключается в том, что скорость нагрева и охлаждения может быть достаточно мала для обеспечения приближения к равновесию если же это неосуществимо, то можно поддерживать температуру на заданном уровне до тех пор, пока установившееся состояние не будет свидетельствовать о достижении равновесия. Этот метод хорошо применять для исследования фазовых превращений в твердом состоянии, которые имеют небольшой тепловой эффект или протекают слишком медленно, чтобы их можно было обнаружить методом термического анализа. Возможнос гь поддержания температуры на заданном уровне до тех пор, пока образец не достигнет равновесного состояния, также исключает явление гистерезиса, обычно наблюдаемое при исследовании некоторых превращений в твердом состоянии с помощью термического анализа, однако на практике этот метод может привести к очень продолжительным выдерн кам при отжиге. Обычно дилатометрический анализ проводится при очень низких скоростях нагрева или охлаждения с целью свести температурный гистерезис к минимуму. [c.114]

Рис. 115. Основные типы диаграмм состояния и кривые охлаждения двойных сплавов, имеющих превращения в твердом состоянии. Аллотропические превращения (/) а — при отсутствии растворимости н при наличии химического соединения б, в — в сплавах — твердых растворах. Изменение растворимости в сплавах с эвтектикой (//) а — уменьшение растворимости при понижении температуры б — уменьшение и уве-пичение растворимости в сплавах с перитектическим превраш,ением. Распад твердого раствора (///) а — в сплавах с ПОЛНОЙ растворимостью б — в сплавах с ограниченной растворимостью в — в сплавах с образованием химических соединений или упорядоченных фаз

Часто эти причины бывают случайного характера выемки или выступы на стенках изложницы или формы неудачной конструкции приварка металла к изложнице в отдельных местах выплески металла за край, вызывающие при быстром затвердевании провисание всего слитка и т. п. Особенно легко подобные трещины могут получиться в наружной корке, когда она еще тонка но и во вполне затвердевщем слитке подобные трещины могут возникать от напряжений, обусловленных усадкой не только при затвердевании, но и при последующем сокращении объема при охлаждении твердого слитка. В последнем случае особенно важна скорость охлаждения, при которой создается разность изменения объема между наружными и внутренними зонами слитка, вызывающими напряжения, аналогичные напряжениям, получающимся при закалке образцов (см. далее 105). В сплавах, испытывающих превращение в твердом состоянии (как, например, в стали), к этим напряжениям от температурного перепада в слитке могут прибавляться еще и напряжения от объемных изменений при. фааовых превращениях в связи с быстрым охлаждением следовательно, трещины могут получиться в результате суммарного воздействия напряжений как усадочного, так и фазового происхождения. [c.180]

Четвертый — ферритный — класс классификации по структуре в равновесном состоянии совершенно совпадает с таким же классом по классификации Гийе область его также располагается в левом верхнем углу диаграммы, т. е. отвечает минимальному содержанию углерода при высоком количестве легирующего элемента, расширяющего область а-железа (феррита.) В таких сплавах, независимо от скорости охлаждения, получается зернистая структура легированного феррита, не имеющего превращений в твердом состоянии. [c.295]

Кристаллизация расплавленного металла происходит не при температуре равновесия жидкой и твердой фаз, а при более низких температурах. То же самое относится и к превращениям в твердом состоянии. Температура превращения при охлаждении лежит ниже, чем температура обратного фазового превращения при нагревании. Это явление называется тепловым гистерезисом прев-ращения. Например, белое олово превращается в серое только при сильных морозах, хотя температура равновесия белой и серой модификаций равна +13°С. Разность между температурой устойчивого равновесия двух фаз (Го) и фактической температурой превращения при охлаждении называется степенью переохлсждения АТ). [c.123]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...