Аустенита и Vкрит

Влияние легирующих элементов на устойчивость переохлажденного

Практически все легирующие элементы, используемые при выплавке промышленных марок сталей, замедляют диффузионные процессы в аустените, снижают уровень Vкрит и повышают прокаливаемость сталей.

В табл. 2.7 приведенные некоторые данные о влиянии С, Mn, Ni на уровень Vкрит при закалке сталей различного комплексного легирования.

Таблица 2.7 -Влияние легирующих элементов на уровень Vкрит при закалке сталей различного комплексного легирования ()

Сталь с концентрацией 0,4%C+1,0%Cr при дополнительном легировании марганцем (Mn) в количестве:	0,22%	0,65%	1,02%	1,57%
Значения Vкрит, ^0С\с
Сталь с концентрацией 0,4%C+0,2%Mo при дополнительном легировании никелем (Ni) в количестве:	0,54%	1,04%	3,01%	3,99%
Значения Vкрит, ^0С\с
Сталь с концентрацией 3,5%Ni+0,2%Mo при дополнительном легировании (C) в количестве:	0,09%	0,22%	0,33%	0,4%
Значения Vкрит, ^0С\с

Закалочные напряжения (иногда называют остаточными) складываются из термических и структурных напряжений. Возникновение термических напряжений при быстром охлаждении металлоизделий обусловлено разной скоростью охлаждения поверхностных и центральных слоев металла, из-за чего возникает температурный градиент (перепад температур по сечению) и образование различного уровня напряжений и их знака.

Структурные напряжения возникают за счет разницы в удельных объемах между переохлажденным аустенитом и структурами, которые из него образуются (феррит, перлит, сорбит, бейнит или мартенсит). Кроме этого в связи с наличием температурного градиента, полиморфное и структурное превращения в металле поверхностных слоев и центра происходят не одновременно, что также приводит к возникновению напряжений.

Наиболее опасными являются закалочные напряжения в обрабатываемом металле, которые возникают при температурах ниже Мн. Это связано с тем, что мартенсит является самой хрупкой высокопрочной структурной составляющей металла и высокий уровень закалочных напряжений может привести к трещинообразованию в закаливаемом изделии.

Различают остаточные (закалочные) напряжения трех родов:

· 1-го рода - зональные, уравновешивающиеся отдельными зонами сечения и между разными частями деталей;

· 2-го рода - уравновешиваются в объемах, соизмеримых с размерами зерен металла;

· 3-го рода- уравновешиваются внутри объема металла, порядка нескольких элементарных ячеек кристаллической решетки.

Мы будем вести речь о напряжениях, возникающих и уравновешивающихся (релаксирующих) в объеме всего тела или отдельных его макрочастей. Такие напряжения называются зональными или напряжениями 1 рода.

Для стальных изделий из углеродистых и низколегированных сталей обычно опасный уровень напряжений возникает при нагреве до температур 500-650⁰С, при большей температуре возникающие напряжения релаксируют, не вызывая опасных последствий (из-за резкого снижения уровня прочности металла).Остаточные напряжения релаксируют в результате сдвиговых деформаций (движение дислокаций). На развитие этих пластических деформаций и затрачивается энергия накопленных в металле внутренних (остаточных) напряжений.

В процессе охлаждения металла при закалке или других видах упрочняющей ТО возникающие напряжения успевают частично релаксироваться до температур примерно 300⁰С, поэтому часто дальнейшее охлаждение ниже этой температуры производится с более низкой скоростью (т.е. в “мягких” средах, например, на воздухе, в масле и т.д.). Остаточные напряжения в металле (после закалки) существенно снижаются при последующем отпуске изделий.

В технической литературе существует несколько видов классификаций источников деформации изделий при термической обработке, но наиболее часто используется классификация В.Г. Воробъева. На коробление изделий при термической обработке большое влияние оказывает жесткость обрабатываемой детали. В качестве критерия жесткости (А) принимается величина обратного значения расчетного упругого прогиба и эмпирические коэффициенты. Технологический смысл понятия жесткости состоит в том, что металлоизделия, у которых критерии жесткости примерно одинаковы, получают при термической обработке (или при других силовых воздействиях) одинаковую деформацию. На практике обрабатываемые детали подразделяются по категориям жесткости – массивные; повышенной жесткости; средней жесткости; малой жесткости; весьма малой жесткости.

Дата добавления: 2014-10-23