Изменение структуры стали при быстром охлаждении

Изменение структуры стали при быстром охлаждении [c.398]

Изменения свойств стали при закалке являются результатом образования неравновесных структур мартенсита, тростита, сорбита. Закалка основана на фазовых превращениях при нагреве и охлаждении. Быстрое охлаждение стали при закалке предотвращает превращение аустенита в перлит, вследствие чего и образуется одна из промежуточных структур распада аустенита мартенсит, тростит или сорбит. Применяя различные охладители при закалке, можно подобрать определенную скорость охлаждения, необходимую для получения требуемых структуры и свойств. [c.118]

Таким образом, критическая точка а практически характеризует температуру, при которой сталь начинает принимать закалку. Перед закалкой стальное изделие требуется нагреть несколько выше этой точки н быстро охладить. Такое стремительное охлаждение задерживает изменение структуры стали и наделяет ее новыми механическими свойствами. [c.80]

Диаграмма состояния позволяет анализировать превращения, которые совершаются в сталях при медленном охлаждении и при медленном нагревании. При быстрых изменениях температуры происходит запаздывание превращений, могут образовываться другие, неравновесные структуры. Свойства стали зависят от структуры. Этим 38 [c.38]

Закалка. Закалкой называется нагрев стали до температуры на 20—30° С выше Л з, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении в холодной воде или масле. Закалка преследует цели повышения твердости и прочности путем изменения структуры стали. [c.37]

Структура мартенсита образуется при быстром охлаждении в результате без-диффузионного (сдвигового) перехода у-железа (аустенита) в а-железо (феррит) без выделения углерода из раствора. Переход у-железа в а-железо сопровождается изменением кристаллических решеток, что вызывает появление внутренних дополнительных напряжений. Мартенсит представляет собой пересыщенный раствор углерода в а-железе с искаженной кристаллической решеткой. Сталь со структурой мартенсита обладает высокими твердостью и прочностью. [c.17]

Микроскопический метод. При исследовании изменения микроструктуры стали при образовании аустенита тонкий образец нагревается и при определенных температурах его структура фиксируется быстрым охлаждением и затем изучается под микроскопом. [c.177]

Структурные изменения металла, происходящие вследствие нагревания при сварке, сопровождаются изменением объема металла, а поэтому также служат причиной появления внутренних напряжений. При достижении определенных температур нагрева или остывания структура стали переходит из одной формы в другую, причем различные структуры имеют разную плотность. Например, при нагревании малоуглеродистой стали до температуры перехода ее структуры из феррита в аустенит объем стали несколько уменьшается, так как аустенит имеет большую плотность, чем феррит. Для сталей с повышенным содержанием углерода при быстром охлаждении при температуре 200—350° С аустенит быстро переходит в мартенсит, который менее плотен и имеет больший объем, чем аустенит. Это изменение объема также вызывает внутренние напряжения. [c.112]

Холодные трещины образуются при быстром охлаждении и, как правило, на завершающем этапе мартенситного превращения (ниже 200—400° или после сварки) под влиянием местных собственных термических напряжений, а также напрял<ений, вызванных распадом аустенита в мартенсит, образование которого сопровождается изменениями объема металла. С увеличением содержания углерода в стали склонность ее к мартен-ситному превращению и холодным трещинам возрастает. Холодные трешины всегда возникают по границам зерен, но в дальнейшем мог>т распространяться и по телу зерна. На образование холодных трещин при сварке углеродистой стали существенное влияние оказывает термический цикл сварки. Длительная выдержка стали при температурах выше критической точки Асз вызывает рост зерен аустенита и увеличивает хрупкость стали. Повышенная скорость охлаждения способствует образованию мартенсита в структуре шва и основного металла. Наоборот, при малых скоростях охлаждения аустенит распадается на более стабильные структуры, что обеспечивает большую пластичность металла и предупреждает появление трещин от возникновения собственных напряжений при структурных изменениях в стали. [c.205]

Металлы и сплавы обладают различной способностью к свариваемости (табл. 17). В сплавах железа с углеродом по мере повышения в них содержания углерода ухудшается способность к свариваемости. При сварке углерод выгорает, что приводит к изменению свойств стали. Стали, содержащие до 0,25% углерода, хорошо свариваются любым способом и не закаливаются. Стали с содержанием углерода более 0,25% при быстром охлаждении могут при ни мать структуры сорбита, троостита, мартенсита. Поэтому на качество металла в сварном шве таких сталей оказывает влияние скорость охлаждения металла сварной ванны. [c.139]

Операция термической обработки, при которой путем нагрева ниже критической точки выдержки и последующего медленного или быстрого охлаждения неустойчивые структуры мартенсита и остаточного аустенита, полученные при закалке, превращаются в более устойчивые и происходит снижение внутренних (остаточных) напряжений и изменение механических свойств, называется о т-п ус ком стали. В процессе отпуска структура закаленной стали при низких температурах переходит в отпущенный мартенсит, [c.245]

Закалка. Отжиг и нормализация не вызывают полного изменения структуры сплавов. Прочность практически не изменяется, повышаются и становятся однороднее пластические свойства. Поэтому для коренного улучшения свойств, в том числе изменения состава зерна, внутреннего строения, напряженного состояния зерна и изделия в целом, применяют закалку. Закалка состоит из нагрева и быстрого охлаждения в воде или масле. Быстрым охлаждением достигается закрепление структурного состояния стали, которое она имела при высоких температурах. Закаленная сталь очень тверда, хрупка и имеет очень низкую пластичность. Поэтому после закал- [c.19]

Отпуском стали называется операция термической обработки, при которой путем нагрева ниже критической точки Ас , выдержки и последующего медленного или быстрого охлаждения неустойчивые структуры мартенсита и остаточного аустенита, полученные при закалке, превращаются в более устойчивые и происходит снижение внутренних (остаточных) напряжений и изменение твердости. [c.222]

Однако твердость возрастает, если сталь нагреть несколько выше Ас , например до температуры, соответствующей точке 2 (см. рис. 182), а затем охладить в воде. Структура в этом случае изменится сталь получит структуру феррит + аустенит. В результате быстрого охлаждения сталь получит структуру феррит + мартенсит, так как аустенит при охлаждении превратится в мартенсит. Феррит, сохранившийся при нагреве до точки 2, останется при охлаждении без структурных изменений. Образование более твердой составляющей мартенсита повышает твердость. [c.267]

К структуре зоны термического влияния, а следовательно и к термическим циклам нагрева и охлаждения при сварке, предъявляются различные требования, которые зависят и от материала и от условий эксплуатации изделия. В результате несоблюдения необходимых режимов структура шва и зоны влияния может значительно ухудшиться, что приведет к снижению качества сварных соединений. Так, в малоуглеродистой стали существенного изменения свойств у зоны термического влияния обычно не происходит. Низколегированные и углеродистые конструкционные стали в результате слишком быстрого охлаждения и подкалки иногда значительно снижают пластичность. В закаленных сталях (перлитного и мартенситного класса) при излишне замедленном охлаждении может произойти отпуск зоны термического влияния. Длительный нагрев высоколегированных хромистых сталей ферритного класса приводит к укрупнению их зерна, снижению пластических свойств и коррозионной стойкости. Хромоникелевые стали аустенитного класса нельзя длительное время перегревать выше температуры распада аустенита, так как при этом нарушается однородность аустенитной структуры и теряется коррозионная стойкость. [c.154]

В сварном соединении при охлаждении на спокойном воздухе со стороны быстрорежущей стали будет структура мартенсита и остаточного аустенита, а со стороны углеродистой стали — структура перлита. Количество мартенсита и остаточного аустенита будет меняться с изменением скорости охлаждения. Различная структура в прилегающих к стыку зонах приводит к появлению внутренних напряжений. Последние превращения в стыке у быстрорежущей стали происходят при его охлаждении до 900° С, причем раньше мартенсит появляется на поверхности. Тепло быстрее уходит в углеродистую сталь, у которой при 720° С аустенит полностью превращается в перлит. Максимум температур перемещается на заготовку из быстрорежущей стали, где и возможно образование трещин нз участках первичного появления мартенсита. Разрушение обычно наступает на границе зон закалки с нормальной и повышенной температурой. Появление мартенсита предупреждается охлаждением сварных заготовок в печи с температур, лежащих выше точки начала мартенситного превращения (400° С). В этом случае напряжения будут погашены пластичным переохлажденным аустенитом. [c.230]

Закалкой называется технологический процесс термической обработки, применяемый для получения высоких механических свойств стальных изделий за счет изменения их структуры. Состоит закалка из нагрева изделия до температуры выше ЛСд для доэвтектоидной стали на 30—50° С и на 50—70° С выше точки для эвтектоидной стали, выдержки при этой температуре для ее выравнивания по всему сечению изделия и быстрого охлаждения. [c.146]

Простая малоуглеродистая сталь закалку при резке практически не воспринимает. Тепловое влияние резки на структуру этой стали весьма незначительно и сказывается главным образом на изменении величины зерна стали в зоне термического влияния резки и появлении в структуре наряду с участками перлита неравновесной составляющей сорбита. Сорбитные образования, как правило, недостаточно развиты и характеризуются незначительным изменением зерна стали. Объясняется это тш, что при резке длительность пребывания металла кромок при температуре выше Асз крайне мала (из-за быстрого охлаждения), в результате чего гомогенизация аустенита не успевает произойти и структура металла оказывается неоднородной. Кроме того, вследствие весьма высоких скоростей нагрева металла при резке интервал температур превращения ЛС)—Асз смещается в область более высоких температур и в заметном по ширине участке зоны влияния происходит только частичная перекристаллизация. [c.315]

Если произвести охлаждение (например, на воздухе) быстро нагретой стали на 10—15 выше температуры точки Ас, то вследствие обратной перекристаллизации образуется мелкое зерно перлита. При одном термоцикле феррит в доэвтектоидных сталях почти не претерпевает изменений. Но если произвести несколько таких нагревов и охлаждений, то вся фер-ритно-перлитная структура претерпевает изменение. [c.36]

Из-за быстрого нагрева и охлаждения металла в большинстве случаев не происходит существенных структурных изменений в шве и околошовной зоне. Скорость нагрева (8...150) 10 °С/с. Появляющиеся при сварке высокоуглеродистых и низколегированных сталей закалочные структуры могут быть устранены термообработкой. При сварке заготовок толщиной 1...3 мм на частоте 440 кГц щирина зоны нагрева порядка 1,5... 2 мм. [c.519]

Сильхромовые стали типа ХЗСЗ и Х9С2 (СХЗ и СХ8), применяемые для изготовления клапанов, относятся к группе мартен-ситных сталей с полным фазовым превращением а. При быстром охлаждении с температур, лежащих выше критических, эти стали весьма интенсивно закаливаются. После закалки в масле обычно получается мартенситная структура, а после закалки на воздухе — троостито-мартенситная. Критические точки, а следовательно, и температура полной закалки у сильхромовых сталей лежат около 1000° С (табл. 23), что хорошо подтверждается кривыми изменения твердости (рис. 48, 49). [c.85]

При быстром охлаждении, например со скоростью 150— 200° в секунду, эти нормальные превращения не успевают произойти. Аустенит переохладится без изменений до 300—200° и лищь при дальнейщем охлаждении он перейдет в новую структуру, но теперь уже не в обычный перлит, а в мартенсит — особую структуру закаленной стали, имеющую игольчатое строение. Строение мартенсита в виде пересекающихся мелких игл. [c.180]

От.жиг заключается в нагревании изделия до определенной температуры, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении. Отжиг улучшает механические свойства и обрабатываемость стали, снимает внутренние напряжения, возникающие от неравномерного охлаждения заготовок при ковке, сварке и литье. Не все стали нагреваются при отжиге до одинаковой температуры. Выбор температуры нагрева зависит от марки стали, от формы и размеров изделия. Нагрев проводится с такой скоростью, чтобы изделие равномерно прогревалось по всей толщине, так как при неравномерном или очень быстром нагреве в металле возникают внутренние напряжения, приводящие к образованию трещин. Выдержка при температуре отжига делается для полного завершения всех изменений структуры стали, что может быть только при полном прогреве всего изделия. Выдержка составляет 20—25% времени нагрева. Охлаждение изделия после выдержки проводится медленно, вместе с печью. Чем больше углерода в стали, тем медленнее ее следует охлаждать. Отжиг, например, применяют для уменьшения твердости прокатанных стальных листов, прутков с целью повышения их обра-батываемос ти. Листы кровельной стали после их прокатки также подвергаются отжигу. [c.76]

Пластическая деформация, в том числе и при резании металлов, обусловливает изменение микроструктуры. Беспорядочно расположенные в исходной структуре металла кристаллические зерна при пластической деформации приобретают однородную ориентацию (текстуру). Более глубокие изменения возможны при обработке металлов, воспринимающих закалку. В результате высокого поверхностного нагрева, а также быстрого охлаждения возможны фазовые превращения и структурные изменения. Так, в процессе шлифования закаленной и отпущенной стали образуется приповерхностный слой аустеыитыо-мартенситной структуры из вторично закаленного металла. Этот слой лежит на слое, имеющем структуры всех стадий отпуска вплоть до структуры исходного термически обработанного металла. Слой измененной структуры при нормальных условиях шлифования имеет почти равномерную толщину. Такие же превращения наблюдаются при точении. Так как каждой структурной составляющей свойствен присущий ей удельный объем, то фазовые и структурные превращения наряду с пластической деформацией являются источником остаточных напряжений. [c.54]

Аналогичные по характеру изменения микроструктуры наблюдаются при термоциклировании в области температур мартенситного у— -превращения. Так, лутем термоциклирования (многократной закалки) между О и 825 °С в образцах стали, содержащей 0,42 /о G и 1,8 % Мп, была получена УМЗ структура с размером зерен 1—2 мкм [226]. Таким же способом было получено ультрамелкое зерно в сплаве системы Fe—Ni —Ti [227]. Эффективность термоциклирования при наличии диффузионных и мартенситных превращений зависит от числа циклов нагрев — охлаждение при прочих равных условиях. Наиболее показательно в этом отношении поведение стали 5 % Ni+ r+Mo+V [183]. Установлено, что после одного цикла быстрой аустенизации формируется неоднородная микроструктура с различным размером зерен аустенита. Однородная структура с ультрамелким зерном достигается после пяти циклов быстрого нагрева и охлаждения. [c.114]

Обычно процессы сфероидизации и коалесценции цементитных частиц (отжиг на зернистый перлит, высокотемпературный отпуск после закалки) приводят к росту пластических свойств. Поэтому снижение пластичности при отпуске холоднодеформированной стали обусловлено процессами, происходящими в матрице. Эксперименты по ускоренному охлаждению могут служить некоторым подтверждением этой точки зрения (см. рис. 85). Быстрое охлаждение стали после отпуска дополнительно снижает пластичность. Такое снижение пластических свойств стали нельзя объяснить ни повышенным содержанием углерода в твердом растворе (нормальных позициях внедрения), ни увеличением напряжений, так как охлаждение в воде с 600—650° С практически не оказывает влияния на пластичность. Процессы же сфероидизации и коалесценции цементитных частиц значительно облегчают адсорбцию атомов углерода на вновь образованных границах. Такое объяснение хорошо согласуется с такими экспериментальными факторами, как увеличение эффекта снижения пластичности с повышением содержания углерода в стали, степени деформации и увеличением дисперсности цементитных пластин. В сталях с грубопластинчатой структурой эффект снижения пластичности проявляется слабее (ср. рис. 55 и 59), а в сталях с низким со)1.ержанием углерода или высокоуглеродистых сталях с глобулярным цементитом, который не претерпевает изменений при деформации, а также при последующем отпуске до 600—650° С, эффект снижения пластичности очень мал или вообще не наблюдается (см., например, рис. 56). [c.211]

Однако твердость стали возрастет, если ее нагреть несколько выше точки Ас1, например, до температуры, отвечающей точке 2 (на фиг, 204), а затем О Хладитъ в воде. Структура стали в этом случае изменится при нагреве до температуры точки 2 сталь получит структуру ферритН-аустенит П оследующее быстрое охлаждение определит изменение структурного с осто яния стали, происшедшее при нагреве, а следовательно, и переход первой критической точки. В результате быстрого охлаждения сталь получит структуру феррита и мартенсита, так как аустенит при охлаждении превратится в мартенсит. Феррит, сохранившийся при нагреве до точки 2, останется при охлаждении без изменения. Образование в структуре стали более твердой составляющей — мартенсита— даст повышение твердости. [c.249]

Оптимальной термической обработкой ферритных сталей является отжиг при 560-900 °С, проводимый с учетом временньхх характеристик 2 и В зависимости от температуры нагрева стали отжиг восстанавливает ее стойкость к МКК, уменьшает хрупкость после высокотемпературного нагрева, восстанавливает структуру феррита, устраняя изменения структуры и свойств из-за образования а-фазы или развития 475 °С-хрупкости. Наиболее важным при отжиге является предупреждение 475 °С-хрупкости при охлаждении изделий. С этой целью используют ускоренное охлаждение. В частности, при термической обработке полос из высокохромистых сталей (типа XI7 и Х25) в проходных печах используют быстрый нагрев до 800-900 °С с вьщержкой [c.248]

Установка ИМЕТ-ВМД сконструирована автором в 1960—1961 гг. по типу приборов М. Г. Лозинского [116]. Принципиальное отличие ее от этого прибора заключается в том, что поперек шейки образца установлен дилатометр. Установка (рис. 26) состоит из двух узлов 1) вакуумной камеры 7 с деформирующим рычажным устройством 17 для растяжения образца грузами, с микроскопом i, имеющим объектив с фокусным расстоянием 15 мм и фотоприставку, с дилатометром 12 и вакуумными насосами 2) нагревателя с трансформатором и пультом управления 14, работающего по тому же принципу, что и в машине ИМЕТ-1. Образец 4 (рис. 26, е) укрепляется в зажимах деформирующего устройства и нагревается током от нагревателя 14 по заданной программе. Один из зажимов прикреплен ко дну камеры, а другой перемещается в салазках и жестко связан с тягой 11 рычага 17 деформирующего устройства. Рукоятка с многозаходным винтом 10 позволяет быстро прикладывать растягивающую нагрузку к образцу, а в случае необходимости — подвергать образец сжатию. Поверхность образца, обращенная к микроскопу, предварительно полируется. Дилатометр 12 предназначен для измерения деформации в шейке образца при нагружении и в процессе фазовых превращений при последующих выдержках или непрерывном охлаждении. С его помощью определялась также и деформация титановых сплавов и стали в процессе их испытания на задержанное разрушение (см. гл. П1, 6). Деформация измеряется с помощью индукционного датчика 7 системы ТЛ-2 с усилителем (рис. 26, б). Термопары привариваются к образцу с нижней его стороны. Температура и деформация регистрируются с помощью шлейфового осциллографа. Кроме визуальных наблюдений за изменениями структуры, применяются фотографирование и киносъемка с помощью специальных насадок на микроскоп. [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...