Элементы теории термической обработки

Диаграмма железо-углерод построена при медленном изменении температуры сплавов.

При росте скорости охлаждения (например, при закалке деталей) структура сплавов может весьма существенно измениться.

Кривые охлаждения при термической обработке
Кривые охлаждения при термической обработке
П — перлит, С — сорбит, Т — троостит, Б — бейнит, М — мартенсит; 1 и 2 — начало и конец распада аустенита, соответственно

Превращения переохлажденного аустенита

Рассмотрим структуры, возникающие из аустенита при всевозрастающих скоростях охлаждения:

  1. Перлитное превращение носит диффузионный характер: происходит перераспределение углерода в сплаве. Аустенит распадается на пластины феррита (С<0,025%) и цементита (С=6,67%). С повышением скорости охлаждения пластины становятся все тоньше. Выделяют:
    • собственно перлит – грубодифференцированный перлит (скорость охлаждения V1, см. рисунок «Кривые охлаждения…»);
    • сорбит – среднедифференцированный перлит (V2);
    • троостит – тонкодифференцированный перлит (V3).

Чем выше степень дисперсности структур, тем выше твердость и прочность сплава;

  1. Бейнитное (промежуточное) превращение (скорость V4) несет в себе черты, как перлитного (диффузионного), так и мартенситного (бездиффузионного) превращений. Структуру бейнита составляют несколько пересыщенное углеродом α-железо и частички карбидов. Принято выделять:
    • верхний бейнит, получающийся при невысоких скоростях охлаждения. Имеет «перистый» вид. В сравнении с продуктами перлитного превращения имеет пониженную пластичность. Твердость и прочность не растет;
    • нижний бейнит получается при более высоких скоростях охлаждения. Имеет игольчатый вид. Наблюдается некоторое повышение прочности, твердости и пластичности;
  1. Мартенситное превращение носит бездиффузионный характер. Скорости охлаждения столь высокие (например, при закалке деталей; скорость охлаждения выше Vкр), что не успевает произойти диффузия атомов углерода и они занимают позиции в порах решетки образующегося α-железа, сильно искажая ее.
    Кристаллические решетки аустенита и мартенсита
    Кристаллические решетки аустенита и мартенсита

    Соответственно, мартенсит представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе. Концентрация углерода может достигать ее значения в исходном аустените, т.е. 2,14%. Мартенсит характеризуется высокими твердостью и прочностью, а так же хрупкостью.

Превращение мартенсита при нагреве

При нагреве мартенсита (например, при отпуске сталей после их закалки) происходит постепенный его (и остаточного аустенита) распад по диффузионному механизму. На разных этапах образуются различные структуры: отпущенный мартенсит, бейнит (отпуска), троостит и сорбит отпуска (имеющие зернистое, а не пластинчатое строение, что улучшает свойства сталей). Происходит снятие внутренних напряжений.

Конечные свойства сплава сильно изменяются в зависимости от температуры, до которой нагревают исходные мартенситные структуры. Это позволяет, подобрав нужный режим термообработки стали, добиться необходимых характеристик сплава.

Термообработка сталей в ООО КВАДРО

Наше предприятие уже почти четверть века производит термообработку металлов на заказ в Санкт-Петербурге.

Мы производим термообработку сталей (в т.ч. нержавеющих, инструментальных и т.п.) по чертежам Заказчика или заданным режимам, а так же  иных металлов и сплавов (алюминиевых и титановых, латуней и бронз, и т.д.).

Основные виды термической обработки металлов, осуществляемые на нашем предприятии на заказ:


Добавить комментарий