Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
71 Почему после перлитного превращения легированная сталь становиться прочнее углеродистой?
Так как с увеличением переохлаждения уменьшается межпластиночное расстояние, то при одинаковой скорости охлаждения легированная сталь после перлитного превращения оказывается прочнее.
Рис. 90. Схематические диаграммы изотермического распада аустенита в углеродистой (а) и легированной (б) сталях. При одинаковой скорости охлаждения степень переохлаждения AT2>ATi
72 Опишите режимы полного отжига сталей и нанесите температуру отжига на диаграмму состояния?
Для проведения полного отжига доэвтектоидную сталь нагревают до температуры, которая на 20—40 К выше точки Ас3 (рис. 92).
Рис. 92. Температура нагрева сталей для отжига 2-го рода:
1 — полный отжнг; 2 — неполный отжиг; 3— сфероидизирующий отжиг; 4 — нормализация
Если в стали с видманштеттовым ферритом (а также с мартенситной или бейнитной структурой, образовавшейся из-за подкалки при ускоренном охлаждении на воздухе отливок, сварных швов, горячего проката и поковок из легированных сталей) при нагреве наследуется исходное крупное зерно аустенита, то для достижения структурной перекристаллизации следует проводить высокотемпературный отжиг.
Отжиг на крупное зерно с нагревом до 950—1100°С применяют к мягким низкоуглеродистым сталям для улучшения обрабатываемости резанием. Такие стали дают вязкую, трудно отделяемую стружку, способную привариваться к режущему инструменту, что делает поверхность шероховатой
74 Каковы цель и режим неполного отжига доэвтектоидных сталей?
Неполный отжиг доэвтектоидной стали проводят при нагреве до температур выше Ас1 но ниже Ас3
Рис. 92. Температура нагрева сталей для отжига 2-го рода:
1 — полный отжнг; 2 — неполный отжиг; 3— сфероидизирующий отжиг; 4 — нормализация
Неполный отжиг доэвтектоидной стали используют для смягчения ее перед обработкой резанием, так как в результате эвтектоидного превращения при неполном отжиге образуется мягкий перлит. Неполный смягчающий отжиг позволяет сэкономить время и снизить стоимость обработки.
75. Опишите механизм сфероидизации цементита при отжиге
сталей.
В результате образуется структура зернистого перлита (сферодита), почему этот отжиг и называют сферо- идизирующим. Мелкие частицы цементита при температуре отжига в интервале Ас1---Аст получаются в результате деления цементитных пластин. При делении пластины растворяются в наиболее тонких участках, а также в местах выхода на межфазную поверхность Ц/А субграниц в цементите или аустените.
В месте выхода субграницы в цементитной пластине на межфазную поверхность неуравновешенность сил поверхностного натяжения является стимулом для локального растворения цементита до такой конфигурации поверхности, чтобы эти силы уравновесились (рис. 93). Канавки растворения с выпуклыми в сторону аустенита стенками идут вдоль линий выхода субграниц на поверхность пластины.
Известно, что растворимость частицы зависит от радиуса кривизны ее поверхности, и эта зависимость описывается уравнением Томсона — Фрейндлиха:
\nCrIC00=2yV/kTr, (32)
где Сг—концентрация раствора около межфазной границы с радиусом г; Сю —концентрация раствора около плоской границы; у — поверхностная (межфазная) энергия на границе фаз; V — атомный объем.
&им
А
I
JL
Рис. 93. Канавки растворения в местах выхсда субграницы в цементите (показана пунктиром) на поверхность раздела цементит — аустенит
ц
Чем меньше радиус кривизны границы, тем больше около нее равновесная концентрация раствора. Следовательно, около выпуклых стенок канавок растворения в цементите (см. рис. 93) концентрация углерода в аустените будет больше, чем около остальной плоской поверхности пластины. Выравнивание состава в аустените снизит концентрацию углерода в нем около выпуклых стенок канавки, и так как аустенит здесь окажется ненасыщенным по отношению к цементиту, то цементит растворится и границы его спрямятся. Это в свою очередь вызовет нарушение равновесия сил поверхностного натя жения у выхода субграниц, последующее восстановление равновесия при углублении канавки и т. д. В результате пластина цементита будет разделена вследствие растворения по ее субгранице.
Деление цементитных пластин можно ускорить, применив холодную пластическую или теплую деформацию при температурах ниже А\. При этом цементитные пластины не разрушаются, как полагали ранее, а пластически деформируются. При нагреве после холодной и во время теплой деформации путем полигонизации образуются субграницы, способствующие делению цементитных пластин. Как показало электронно-микроскопическое просвечивание фольг, цементитные пластины делятся не только при их ускоренном растворении у выходов субграниц, но и в местах повышенной плотности дислокаций в цементите.
После деления пластин мелкие их частицы сфероидизи- руются. Около краев и вершин цементитных частиц с малым радиусом кривизны концентрация углерода в аустените повышена в соответствии с уравнением (32). Выравнивание состава внутри аустенита приводит к повышению его концентрации около участков границы с большим радиусом кривизны, где аустенит пересыщается и выделяет цементит. Параллельное снижение концентрации углерода в аустените около краев и вершин приводит к их растворению. В результате градиент концентраций в аустените восстанавливается и процесс растворения цементита в участках с меньшим радиусом кривизны границы и выделения его в частках с большим радиусом кривизны приводит к округлению частиц.
Таким образом, сфероидизация частиц цементита идет путем переноса углерода через окружающий твердый раствор.
Рассмотренные механизмы деления пластин и сфероидизации частиц одной фазы, находящейся в равновесии с твердым раствором, — общие для сплавов на разных основах.
76. Каковы режим, сущность и назначение сфероидизирующего отжига заэвтектоидных сталей?
К заэвтектоидным углеродистым сталям широко применяют отжиг с нагревом до 740—780 °С и последующим медленным охлаждением. После такого нагрева в аустените остается большое число нерастворившихся включений цементита, которые служат центрами кристаллизации во время распада аустенита при охлаждении.
В результате образуется структура зернистого перлита (сферодита), почему этот отжиг и называют сфероидизирующим. Сфероидизирующему отжигу подвергают углеродистые и легированные инструментальные и шарикоподшипниковые стали. Сталь со структурой зернистого перлита обладает наименьшей твердостью, легче обрабатывается резанием, что особенно важно, например, для работы автоматических линий в условиях массового подшипникового производства. Кроме того, зернистый перлит является оптимальной исходной структурой перед закалкой. При исходной структуре зернистого перлита меньше склонность к росту аустенитного зерна, шире допустимый интервал закалочных температур, меньше склонность к растрескиванию при закалке, выше прочность и вязкость закаленной стали (мелкие глобули равномерно распределены в мартенсите закаленной заэвтектоидной стали)
77.В чем сущность циклического отжига стали?Зачем его применяют?
Если при однократном отжиге не происходит полной сфероидизации цементита, то можно применить циклический или маятниковый отжиг, являющийся разновидностью сфероидизирующего. Пластина цементита при каждом нагреве частично растворяется в аустените. Растворение идет преимущественно с вершин и ребер пластин. При каждом охлаждении из аустенита выделяется цементит на не растворившихся остатках цементитных пластин, причем выделение идет преимущественно вдали от вершин и ребер. Попеременно растворяясь и подрастая, цементитная пластина постепенно округляется.
78. Каковы цели нормализации сталей?
Таким образом, прочность стали после нормализации должна быть больше, чем прочность после отжига.
Нормализацию применяют чаще всего как промежуточную операцию для устранения пороков строения и общего улучшения структуры перед закалкой, а также для смягчения стали перед обработкой резанием. Таким образом, назначение нормализации как промежуточной обработки аналогично назначению отжига.
Нормализацию широко применяют вместо смягчающего отжига к низкоуглеродистым сталям, в которых аустенит слабо переохлаждается. Но она не может заменить смягчающий отжиг высокоуглеродистых сталей, которые весьма ощутимо упрочняются при охлаждении на воздухе из-за значительного переохлаждения аустенита. Что же касается средне- и высоколегированных сталей, то в них при охлаждении на воздухе может образоваться мартенсит, т.е. происходит воздушная закалка (см. § 40). Здесь следует уточнить понятие нормализации. Под нормализацией понимают такую термическую обработку стали, при которой охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита в температурном интервале перлитного превращения. Поэтому если охлаждение легированной стали на воздухе дает мартенсит, как в стали 18Х2Н4ВА, то такой процесс никакого отношения к нормализации не имеет. Нормализацию широко применяют взамен отжига для устранения пороков стали, возникших при горячей деформации и термической обработке: крупнозернистости, видманштеттовой структуры, строчечности. Очень часто нормализация служит для общего измельчения структуры. Нормализацию используют и как окончательную обработку средне- и высокоуглеродистых доэвтектоидных сталей, если требования к свойствам умеренные и необязательна закалка с высоким отпуском.
79.Опишите режим нормализации сталей и нанесите температуры нормализации на диаграмму состояния.
При нормализации сталь нагревают до температур на 30— 50 К выше линии GSE и охлаждают на воздухе
Рис. 92. Температура нагрева сталей для отжига 2-го рода:
1 — полный отжнг; 2 — неполный отжиг; 3— сфероидизирующий отжиг; 4 — нормализация
80. Опишите, как проводят изотермический отжиг и каковы его преимущества?
Другой путь — ступенчатое охлаждение с изотермической выдержкой в интервале перлитного превращения (см. рис. 91). Такая термообработка называется изотермическим отжигом. После нагрева до температуры выше Аз сталь ускоренно охлаждают до температуры изотермической выдержки, которая находится ниже точки Аь Затем проводят ускоренное охлаждение на воздухе; мелкие изделия простой конфигурации можно охладить в подогретой воде.
полный (1), изотермический (2), нормализационный отожиг (нормализация) (3) и патентиронвание (4).
Изотермический отжиг по сравнению с обычным отжигом имеет два преимущества. Прежде всего он может дать выигрыш во времени, если суммарное время ускоренного охлаждения, изотермической выдержки и последующего ускоренного охлаждения меньше времени медленного непрерывного охлаждения изделия вместе с печью.
Особенно большой выигрыш времени можно получить при изотермическом отжиге легированных сталей с устойчивым переохлажденным аустенитом.
Другое преимущество изотермического отжига — получение более однородной структуры, так как при изотермической выдержке температура по сечению изделия выравнивается и превращение во всем объеме стали происходит при одинаковой степени переохлаждения.
?