Краткие теоретические сведения. Вопросы для самоконтроля

ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ

ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛИ

Лабораторная работа 2

Вопросы для самоконтроля

Содержание отчета

Порядок выполнения работы

1) Изучить процесс превращения перлита в аустенит и образования начального зерна.

2) Определить балл (номер) зернистости по предложенной структуре стали, используя эталоны ГОСТ 5639-82. Сделать заключение о возможности перегрева стали или его отсутствии.

3) Для заданной марки стали предложить режим термической обработки для устранения крупнозернистой структуры стали (привести график).

1) Краткое описание процесса перлитно-аустенитного превращения и образования начального зерна.

2) Понятие о размере действительного зерна и определение его по структуре с использованием эталонов ГОСТ 5639-82.

3) Графики термической обработки перегретой стали.

1) Как идет перекристаллизация перлита в аустенит при нагреве стали?

2) Как определяется температура полной перекристаллизации в аустенит при нагреве доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной сталей?

3) Что называется начальным и действительным зерном стали?

4) Как определяется размер зерна по ГОСТ 5639-82?

5) Что называется перегревом и пережогом стали?

6) Какая структура стали называется видманштеттовой?

7) Какой термической обработкой исправляется перегрев доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей?

8) Как влияет размер зерна стали на ее механические свойства?

9) Чем отличается структура пережженной стали от перегретой стали. Возможно, ли исправить структуру такой стали, если нет, то почему?

Цель работы: получить практические навыки проведения термической обработки образцов из углеродистой стали с охлаждением в различных средах (вода, минеральное масло, воздух); изучить механизм диффузионного и бездиффузионного превращений аустенита при охлаждении стали.

Рассмотрим превращение переохлажденного аустенита на примере эвтектоидной стали (0,8 % углерода). При охлаждении аустенита ниже критической температуры Ас₁ (линии PSK, 727°С) он теряет устойчивость и происходит его перекристаллизация (за счет полиморфного превращения γ-Fе в α-Fe). В зависимости от температуры превращения (степени переохлаждения) процессы распада переохлажденного аустенита происходят по диффузионному (перлитное превращение) и без диффузионному механизмам (мартенситное превращение), имеет место также промежуточное (бейнитное превращение).

Превращение переохлажденного аустенита можно осуществить в изотермических условиях, т.е. при постоянной температуре и при непрерывном охлаждении с заданной скоростью. Изотермическое превращение аустенита описывается диаграммами изотермического превращения.

2.1.1. Диаграмма изотермического превращения аустенита

Для изучения структурного превращения стали ее нагревают до аустенитного состояния, а затем быстро охлаждают до определенного значения температуры (700, 600, 500 °С и т. д.), при которой выдерживают до полного распада переохлажденного аустенита. Кинетику процесса исследуют по термокинетическим кривым, построенным в координатах: процент превращения – время (Рис. 2.1 а). В течение некоторого промежутка времени аустенит не распадается (это время называется инкубационным периодом – точки а₁, а₂,…, а₅, соответствующие времени начала превращения). Затем начинается образование ферритоцементитной смеси, которое заканчивается через промежуток времени, соответствующему положению точкам б₁, б₂,…, б₅, на термокинетических кривых.

Время начала и конца распада аустенита при постоянных значениях температуры переносят на координатное поле: температура – логарифм времени, с, строят диаграмму изотермического превращения аустенита данной стали. Диаграмма изотермического превращения аустенита эвтектоидной стали (0,8 % С) представлена на рис. 2.1.

Две горизонтальные линии соответствуют температуре перлитного A₁ и температуре начала мартенситного М_н превращений. Левая кривая характеризует время начала превращения, а правая – время конца превращения аустенита в интервале температуры A₁ – М_н. Кривые по форме подобны русской букве «С», и поэтому их, а иногда и диаграмму, называют С-образными.

Область, лежащая слева от кривой начала распада аустенита, определяет продолжительность инкубационного периода. В интервалах температуры и времени, определяемых этой областью, существует переохлажденный аустенит. С увеличением степени переохлаждения аустенита его устойчивость уменьшается, достигает минимума при 550°С, затем вновь увеличивается.

Продуктами диффузионного распада аустенита в области температуры от A₁ до 550°С является ферритоцементитная смесь пластинчатого строения (перлит, сорбит, троостит). От температуры 550°С до М_н образуется ферритоцементитная смесь игольчатого строения – бейнит (игольчатый троостит). При переохлаждении аустенита ниже точки М_н происходит его бездиффузионнное превращение в структуру закаленной стали – мартенсит. Таким образом, в зависимости от степени переохлаждения аустенита различают три температурные области превращения: перлитную, бейнитную (промежуточную) и мартенситную (см. рис. 2.1).

Практическое значение диаграммы состоит в том, что она позволяет установить, с какой скоростью, в каком охладителе нужно охладить данную сталь, чтобы получить структуру с заданными свойствами.

Рис. 2.1. Диаграмма изотермического превращения аустенита эвтектоидной
стали и схема ее построения (слева)

Дата добавления: 2014-10-17