Структура стали в неравновесном состоянии

Лабораторные работы по изучению структуры стали в неравновесном состоянии предусматривают просмотр типичных структур стали в закаленном и отпущенном состояниях. Шлифы для микроанализа должны быть приготовлены лабораторией. Микрошлифы просматривают при увеличении микроскопа 500—600 раз. Каждый студент выполняет одну из приводимых нил<е задач. [c.295]

СТРУКТУРА СТАЛИ В НЕРАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ [c.252]

СТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В НЕРАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ (В РЕЗУЛЬТАТЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ) [c.271]

При помощи микроанализа можно установить, в равновесном или в неравновесном состоянии находится сплав, и во многих случаях определить, какой термической обработке он подвергался. Для этого сравнивают наблюдаемую структуру с той, которой должен обладать сплав согласно диаграмме состояния, или подвергают сплав дополнительной термической обработке, переводящей его в состояние равновесия (т. е. отжигу), и сравнивают получившуюся структуру с исходной. Так, на рис. 18 приведена микроструктура стали после закалки микроструктура была различной в зависимости от того, нагревалась ли сталь при закалке выше но ниже Ас (неполная закалка) или выше Лсд (полная закалка). [c.34]

Определение содержания углерода по микроструктуре в углеродистой стали, находящейся в неравновесном состоянии (в частности, после закалки и отпуска), невозможно, так как ее структура не характеризуется диаграммой железо—углерод. [c.259]

Определение содержания углерода по микроструктуре в углеродистой стали, находящейся в неравновесном состоянии (в частности, после закалки и отпуска), невозможно, так как структура такой стали не характеризуется диаграммой железо — углерод. Рассмотренное здесь правило неприменимо также для легированной стали, поскольку ее фазовый состав и структура не определяются двойной диаграммой железо — углерод. [c.276]

Очень часто низколегированные теплоустойчивые стали применяют в термически обработанном состоянии после нормализации о высоким отпуском и, реже, после закалки с отпуском. В процессе такой термической обработки перед сваркой в сталях создается мелкозернистое строение с мелкими равномерно распределенными частицами карбидов. Естественно, что сварка портит структуру стали в ЗТВ в областях, прилежащих к сплавлению, растут зерна и появляются элементы неравновесных структур в области, нагревавшейся выше 900 °С. В участках, нагревавшихся до более низких температур (700—900 °С), происходят укрупнение карбидных выделений и некоторое снижение прочности. [c.185]

На участке неполной перекристаллизации (Гтах в интервале неравновесных температур Лс1 — Лсз) происходит полное или частичное превращение перлитных участков в аустенит и коагуляция цементита и специальных карбидов при сохранении феррита. Конечная структура после охлаждения будет характеризоваться неравномерным размером зерна и неоднородностью структурных составляющих. Если свариваемая сталь находилась в исходном состоянии закалки и отпуска, то в этой зоне происходит разупрочнение, т. е. снижение прочности и твердости. [c.516]

Структура закаленной стали — мартенсит и остаточный аустенит — являются неравновесными фазами. Переход стали в более устойчивое состояние должен сопровождаться распадом мартенсита и остаточного аустенита с образованием структуры, состоящей из феррита и цементита. Распад этих фаз идет по диффузионному механизму, и поэто.му скорость процесса в основном [c.183]

В описанных результатах наибольший интерес представляет не сам факт ускорения а -> 7-превращения в сталях с неравновесными структурами, а образование значительно большего, чем вытекает из диаграммы состояния, количества аустенита. Ускорение а -> 7-превращения в сталях по мере измельчения структурных составляющих исходной ферри-то-карбидной смеси хорошо известно и обычно объясняется увеличением поверхности раздела ферритной и карбидной фаз, где образование аустенита считается наиболее вероятным. Однако с этих позиций нельзя объ- [c.42]

Влияние структуры и состава сплавов на их жаропрочность часто не подчиняется закономерностям, известным для прочности при комнатной температуре. В частности, стабильность структуры и свойств в этом случае имеет гораздо большее значение [10]. Методы упрочнения, основанные на получении неустойчивых в физико-химическом отношении структур (закалка и отпуск, холодный наклеп), при высоких температурах, как правило, оказываются непригодными [11]. Хотя температура отдыха и рекристаллизации некоторых жаропрочных сплавов столь высока, что они могут применяться при 600—700° С в наклепанном состоянии некоторое время, не теряя упрочнения. С меньшей стабильностью структуры наклепанных сталей, вероятно, связана и большая их ползучесть. Поэт му упрочнение наклепом пока не получило распространения для материалов, работающих при высоких температурах. Также процесс релаксации в сталях с менее стабильной структурой происходит значительно быстрее, чем в сталях, находящихся в более равновесном состоянии. Влияние начальной структуры на снижение напряжений путем релаксации особенно велико после низкого отпуска, т. е. у неравновесных структур [5]. [c.147]

Мартенсит закалки — неравновесная (метастабильная) структура, сохраняющаяся благодаря малой подвижности атомов при низких температурах. При закалке в изделиях всегда возникают большие внутренние напряжения ввиду объемных изменений. Для получения более равновесного состояния после закалки изделия подвергают отпуску, нагревая до температур ниже Ас - Изучая процессы, происходящие в закаленной стали при нагреве, наиболее часто пользуются прибором — дилатометром. В прибор помещают два одинаковых по размерам образца из одной и той же стали. Один из образцов находится в отожженном, другой — в закаленном состояниях. При нагревании до температур ниже Ас- в отожженном образце никаких превращений не происходит, его размеры изменяются только за счет теплового расширения, а в закаленном образце совершаются и структурные превращения, сопровождающиеся изменениями объема. Прибор дифференциальный, он показывает только те изменения размеров, которые происходят в закаленном образце [c.189]

Типичная структура закаленной стали — мартенсит и остаточный аустенит, которые являются неравновесными фазами. Переход стали в более устойчивое состояние должен сопровождаться распадом мартенсита и о статочного аустенита с образованием структуры, состоящей из феррита и цементита. Распад этих фаз идет по диффузионному. механизму, и поэтому скорость процесса в основном обусловлена температурой нагрева. Из указанных фаз при нагреве в первую очередь начинает распадаться мартенсит. [c.210]

В процессе отпуска закаленная сталь переходит из неравновесного состояния в более равновесное. Мартенсит закаленной стали переходит в более устойчивые структуры — троостит, сорбит, перлит. [c.146]

Студенты должны ознакомиться с типовыми структурами чугуна и стали в равновесном и неравновесном состоянии (гл. XII и XIV). [c.299]

Мартенсит, как мы знаем (см. параграф 24), представляет собой пресыщенный твердый раствор углерода в альфа-железе. Поэтому структура мартенсита крайне напряжена, и сталь со структурой мартенсита стремится из такого напряженного неестественного неравновесного состояния вернуться к естественному ненапряженному равновесно.му состоянию, а таким равновесным состоянием при температурах комнатных и других, меньших точки А], является структура феррито-цементитной смеси. Таким образом, мартенсит всегда при всех температурах стремится распасться на феррито-цементитную смесь. Но при температурах примерно до 200° это ему не удается слишком мала подвижность атомов при таких низких температурах. Но стоит только сталь немного нагреть (углеродистую сталь — до температуры выше 200°), как процесс распада будет происходить интенсивно. Образуется феррито-цементитная смесь. Вначале, при низких температурах (примерно до 450°), эта смесь настолько дисперсного строения, что оно неразличимо под микроскопом. Такая смесь называется, как мы знаем, трооститом (см. параграф 24). С повышением температуры происходит процесс объединения, слияния (коагуляции) отдельных мельчайших зернышек цементита — они укрупняются (см. параграф 24). При температуре свыше 450— 600° зернышки цементита достигают такого размера, что строение феррито-цементитной смеси становится отчетливо видным, правда, при довольно больших увеличениях микроскопа (1000—1500). Такую смесь мы называем сорбитом, как нам хорошо известно и это (см. параграф 24). Наконец, при еще большем повышении температуры— до 600—700° — зернышки цементита настолько укрупняются, что сорбит превращается в зернистый перлит. [c.181]

Здесь аустенит — раствор углерода в -железе — является равновесным выше точки Al. Если при охлаждении ниже точки Аг превращение совсем не начнется, то получим неравновесный, переохлажденный аустенит. Такой аустенит фиксируется, но только на более или менее короткое время, зависящее от того, до какой температуры переохлажден аустенит. Если эго переохлаждение незначительно,—температура немного ниже Аг (близка к 723°), аустенит претерпевает указанное перлитное превращение полностью и получается состояние, которое рассматриваем как равновесное — стабильное, со структурой перлита, в котором обе равновесные фазы — феррит и цементит — явно различимы под оптическим микроскопом (хотя бы и при большом увеличении) и структура перлита остается неизменяемой с течением времени, т. е. устойчивой (стабильной). Такое состояние распада аустенита при небольшом его переохлаждении рассматриваем как указанное выше ( 86) предельное состояние равновесия, получаемое при отжиге стали в связи с медленным охлаждением. [c.212]

Структура эвтектоидной стали в крайних ее состояниях — равновесном (перлитном) и неравновесном (аустеннтном) — известна, в первом получается явно выраженный пластинчатый перлит (фиг. 89), во втором —полиэдрическая (зернистая) структура твердого раствора (иногда с двойниками скольжения). [c.223]

При отпуске стали протекает ряд процессов, накладывающихся друг на друга основным из них является диффузионный распад структур, полученных после закалки, — мартенсита и остаточного аустенита. Термодинамически превращения при отпуске объясняются стремлением системы перейти из более неравновесного состояния в менее неравновесное. [c.121]

Закалка стали, являющаяся процессом термической обработки, состоящим из нагрева стали выше точки Ас (доэв-теетоидные стали) или Ас1 (заэвтектоидные стали), выдержки при данной температуре и последующего быстрого охлаждения. Закалка приводит сталь в неравновесное состояние. После закалки сталь приобретает структуру мартенсита. [c.146]

По структуре в равновесном состоянии стали классифицируют на доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвотекотомйиые (перлитного класса), ледебуритные, аустенитные и ферритные. По структуре в неравновесном состоянии после охлаждения на воздухе — на перлитные, мартенситные и аустенитные. [c.82]

Отпуску подвергают закаленную сталь для перевода неравновесной структуры в более равновеснуй), обеспечивающую заданный комплекс свойств. Температура отпуска не превышает точки Ас . В зависимости от температуры нагрева различают отпуск высокий, средний и низкий. К отпуску следует отнести и пррцесс старения. Под старением применительно к стали следует понимать нагревы незакаленной стали, находящейся в неравновесном состоянии, для получения более стабильного состояния. Старение может быть термическим и деформационным. [c.289]

Основная масса низколегированных сталей применяется в горячекатаном или нормализованном состоянии, обеспечивающем получение феррито-перлитной структуры. Количество ферритной составляющей структуры определяется содержанием углерода и легирующих элементов в некоторых сталях оно достигает 90%. Низколегированные стали имеют такую же феррито-перлит-ную структуру и в равновесном (отожженном) состоянии. Учитывая эти обстоятельства, в настоящей главе рассмотрено влияние легирующих элементов на свойства низколегированных сталей, характеризующихся фер-рито-перлитной структурой или только ферритной. Вопросы влияния элементов на свойства стали в неравновесном или термоулучшенном состоянии здесь не освещаются. Можно лишь отметить, что характер влия-И ния их в последнем случае может существенно отличать-чкся от закономерностей, наблюдаемых для равновесного состояния. Это следует иметь в виду, так как показате- [c.17]

У металлов, обладающих объемно-центрированной кубической структурой (молибден, вольфрам, хром, ниобий, а-железо и многие его сплавы, низколегированные стали, содержащие в структуре феррит, перлит и сорбит) при статическом растяжении или изгибе при температурах ниже комнатной, а в неравновесном состоянии (мартенситные структуры, например, стали с повышенным содержанием углерода типа ШХ15) при разрыве гладких образцов при температуре 20° С. Сопротивление отрыву с увеличением чистоты хрома, молибдена и других металлов значительно повыщается. [c.204]

Превращения при нагреве закаленной стали. В данном случае исходной структурой является структура закаленной стали, состоящая из. тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита. Мартенсит и остаточный аустенит являются неустойчивыми (неравновесными) структурными составляющими. Переход стали в устойчивое состояние сопровождается преврайхениями мартенсита и остаточного аустенита. Эти превращения имеют диффузионный характер и скорость их протекания в основном определяется температурой нагрева. [c.156]

Настоящая работа ставит своей задачей ознакомление студен. гов со структурами углеродистых сталей в неравновесном (метаота-бильно М) состоянии, т. е. после различных видов термической и хи-мико-термической обработки. Студент изучает изменение структуры в зависимости от температуры нагрева и скорости охлаждения. [c.140]

ХЕР изменения структуры и, следовательно, свойств. Изменение структуры чаще всего 1Л0 обусловливается перекристаллизацией, вызванной полиморфными превращениями. Основные виды Т. о. с.,при которых происходит перекристаллизация отжиг, нормализация, закалка. Сталь, находящаяся в неравновесном состоянии, связанном с искажениями в кристаллической решетке либо с образованием такой кристаллической структуры, которая не свойственна ей при данной температуре, подвергают Т. о., не вызывающей перекристаллизации отдыху, рекристаллиаационному отжигу и т. п. Кроме собственно Т.о. с. используются такн е особые ее виды, сочетающие СЯ с химическим, деформационным или иными воздействиями (см. Химико-термическая обработка. Деформационно-термическая обработка). [c.160]

Предел полезного (а не общего) увеличения ф Птического микроскопа в связи с диффракцией световых волн, как 0удет показано ниже, ограничивается величиной порядка 1500 раз. ЭтЬ означает, что с помощью металлографического микроскопа можно Обнаружить частицы с минимальным размером 0,2 мк. Такое увеличе н[ие вполне достаточно для изучения структуры многих сплавов. Вместе с тем для более детального исследования некоторых сплавов, особенно находящихся в неравновесном состоянии, например, низкоотпущенных сталей или дуралюмина и сплавов, в которых присутствуют избыточные фазы в высокодисперсном состоянии, необходимы значительно брльшие увеличения. Были сделаны попытки повысить полезное увеличе ние микроскопа путем применения излучений с малой длиной волны и, в, част- [c.52]

Если металл имеет гетерогенную структуру с крупными выделениями отдельных структурных составляющих, различных по свойствам (например, серый чугун, цветные подшипниковые сплавы), то для испытания твердости следует выбирать шарик большего диаметра. Чаще всего такая структура характерна для более мягких металлов. Если же металл имеет сравнительно мелкую и однородную структуру, например, сталь в неравновесно м состоянии (после закалки и отпуска), то меньшие по объему участки испытуемого металла могут быть достаточно характерными для оценки свойств материала и, в частности, его твердости. Такая структура обычно характерна для металла повышенной твердости. В этих случаях испытания можно производить вдавливанием тела меньшего сечения, например, алмазного конуса или пирамиды, и на меньшую глубину. При испытании металлов высокой гвердости, например, закаленной или низкоотпущенной стали, приведенное условие является даже обязательным, поскольку вдавливание стального шарика (или алмаза с большой нагрузкой) может вызвать дефор-А1ацию шарика или скалывание алмаза. [c.122]

На участке полной перекристаллизации (рис. 13.17,/б) в металле проходят процессы аустенитизации, роста зерна и перераспределения легирующих элементов и примесей. Аустенитиза-ция — переход Fe,. Fe . Этот переход для доэвтектоидных сталей происходит в интервале температур, причем в условиях неравновесного сварочного нагрева с большими скоростями он начинается и заканчивается при температурах более высоких, чем равновесные Ad и При нагреве до температур начала аустенитизации сталь получает структуру феррито-перлито-карбидной смеси. Переход в аустенитное состояние представляет собой фазовое превращение диффузионного типа. Превращение начинается на участках перлита. Зародыши аустенита образуются на межфазных поверхностях феррит—цементит. Поскольку на каждом участке перлита возникает несколько зародышей аустенита, превращение Fea-> Fe приводит к измельчению зерна. При росте зародышей зерен аустенита вместе с перестройкой ОЦК решетки в ГЦК решетку возникает новая кристаллографическая ориентация последней. В результате исчезают границы бывших аусте-нитных зерен и образуются новые границы при стыковке растущих зерен. После завершения этого процесса образуются так называемые начальные зерна аустенита. Чем дисперснее исходная структура стали, т. е. чем больше межфазная поверхность, на которой образуются зародыши зерен аустенита, тем меньше размер начального аустенитного зерна. [c.512]

Из табл. 3 видно, что для всех состояний компактного металла, кроме деформации, начальное значение п велико (около 4), что согласуется с данными ( 5J, а спустя определенное время уменьшается примерно до 2,5. В соответствии с. изложенными выше представлениями такое изменение л можно трактовать как исчерпание мест зарождения на границах зерен или в других дефектных местах. Для разных структур зарождение прекращается через различное время, тем большее, чем равновеснее структура. Так, для стали со структурой пластинчатого перлита (рис. 33, кривая i) перелом на кривой, соответствующий насыщению границ зерен зарошшами 7-фазы, происходит спустя примерно 14 мин (для температур 740 и 750 С), когда а - -превращение успевает пройти на 75 % (имеются в виду приведенные значения превращенного объема). Таким же образом развивается процесс аустенитообразования и в стали, отпущенной при 600 С. В более неравновесных состояниях этот перелом наблюдается раньше в закаленной структуре - спустя [c.69]

В то же время окружающий мир является высокоупорядоченным. Из теории Дарвина следует, что в основе принципа отбора лежит повышение организованности биологических систем. Это противоречит второму закону термодинамики, согласно которому энтропия системы с течением времени увеличивается. Это противоречие было снято с введением в кибернетике представлений об эволюции системы как связанной с самоорганизующимися и саморегулирующимися процессами и с развитием синергетики [2, 4], рассматривающей закономерности самоорганизации диссипативных структур в неравновесных условиях [5]. Стало очевидным, что неравновесные состояния более высокоорганизованные, чем равновесные, так как в них движущей силой процесса является не минимум свободной энергии, как это характерно для равновесных процессов, а минимум производства энтропии. [c.11]

Аналогичные расчеты и эксперименты были проделаны для образцов толщиной 4 мм (/ = 220 Гц) из стали 20X13(1) для предварительного растяжения до напряжений = 460 и = 600 МПа (табл. 22). Расчетные и экспериментальные данные исключительно хорошо согласуются при испытаниях на воздухе и совершенно не согласуются для испытаний в растворе морской соли. Это связано с тем, что неравновесное состояние структуры материала с остаточными напряжениями интенсифицирует электрохимические процессы и приводит к снижению экспериментального предела выносливости по сравнению с расчетным. [c.122]

Резко отрицательное действие на хладостой-кость оказывают вредные примеси фосфор и сера. Растворяясь в феррите, фосфор заметно искажает кристаллическую решетку твердого раствора и повышает температуру перехода в твердое состояние. Охрупчивающее влияние фосфора усиливается при обогащении им межзеренных границ благодаря развитию ликвационных процессов. Обогащение фосфором границ аустенитных зерен может также явиться следствием перераспределения примесей из-за неодновременного протекания процессов превращения неравновесных структур. Обратимая отпускная хрупкость способствует не только абсолютному уменьшению уровня ударной вязкости, но и существенному повышению порога хладноломкости. Легирование молибденом снижает как склонность стали к отпускной хрупкости, так и порог хладноломкости. Повышение содержания фосфора на 0,01 % в литой стали 35Л увеличивает критическую температуру хрупкости на 20 °С. [c.600]

Если исходным является состояние закалки, отпуск в зоне развития обратимой отпускной хрупкости (400-600 0 сопровождается отчетливыми изменениями всех основных механических и физических свойств стали. Однако эти изменения не связаны с собственно процессом охрупчивания. Это становится очевидным, если наблюдать за именейием тех же свойств в результате выдержки в том же интервале температур, но после стабилизирующего неравновесную структуру стали высокого отпуска. По-видимому, только после такого стабилизирующего высокого отпуска или отжига, когда в результате последующей изотермической выдержки или медленного охлаждения в температурном интервале обратимой отпускной хрупкости не получают значительного развития процессы, характерные для отпуска закаленной стали, изменение склонности стали к хрупкому разрушению можно целиком считать эффектом развития обратимой отпускной хрупкости без участия неравновесных кинетических процессов. [c.16]

Полученные данные показали, что наблюдается взаимосвязь между охрупчиванием стали и зернограничной сегрегацией примесей обогащение границ зерен примесными элементами обнаружено на охрупченных образцах 146—49], в то время как в неохрупченном состоянии оно отсутствует или пренебрежимо мало по сравнению с обогащением в состоянии отпускной хрупкости [31, 46, 48, 50]. Более того, во многих работах установлено, что повышение температуры хрупко-вязкого перехода АГ , которое характеризует степень охрупчивания, прямо пропорциошльно повышению концентрации охрупчивающей примеси на границах зерен С . Отмечается [13], что эта зависимость справедлива, если в процессе охрупчивания нет неравновесных кинетических эффектов, т.е. сплав предварительно стабилизирован в достаточно вьюокой степени. При развитии отпускной хрупкости сплава с недостаточно стабилизированной структурой, когда в процессе охрупчивания происходят изменения прочности и структуры, изменение кри- [c.39]

Большие скорости охлаждения сварных соединений ири электродуговой сварке приводят к фиксации структур, соответствующих околосолидусным температурам. Таким образом, металл сварного соединения находится в структурно неравновесном состоянии по отношению к рабочи.м температурам конструкции. Термическая обработка — аустенизация сварных соединении ири 1050—1150° С или ниже часто сопровождается охлаждением на воздухе илп же охлаждение производится с такими скоростями, которые также приводят к неравновесным структурам. Вследствие этого при эксплуатации (температура более 350—400 С) развиваются диффузионные процессы и в стали появляются новые структурные составляющие (явление термического старения), что может явиться причиной ухудшения пластических свойств металла, часто без уве.тичения прочности. [c.107]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...