Фрагмент для ознакомления
2
Связь вида с-диаграммы и устойчивого перегрева
Взять с-диаграммы для стали 45 и 10ХСНД из справочника Попова, указать при какой температуре получится перегрев, написать, как исправить перегрев, сравнить, описать термообработку, при которой исправляем перегрев, описать превращения, изменение структуры при перегреве и после исправления. Обязательно нужны с-диаграммы с нарисованным лучом т/о
В общем виде: перегрев связан с нагревом изделия до температуры, значительно превышающей необходимую температуру нагрева. Перегрев сопровождается образованием крупнозернистой структуры, в результате чего повышается хрупкость стали. При закалке в перегретой стали образуются трещины. Перегрев может быть исправлен отжигом или нормализацией.
Критические точки обозначают буквой А. Нижняя критическая точка соответствует линии PSK диаграммы состояния железо-углерод. Эта точка называется А1 и соответствует превращению аустенита в перлит при охлаждении или перлита в аустенит при нагреве. Верхняя критическая точка называется А3. Критическая точка А3 для доэвтектоидных сталей лежит на линии GS диаграммы железо-углерод и соответствует началу выделения феррита при охлаждении или концу его растворения при нагреве. Критическая точка А3 для заэвтектоидных сталей лежит на линии SE и соответствует началу выделения вторичного цементита при охлаждении или концу его растворения при нагреве.
В зависимости от того, при нагреве или при охлаждении определяется критическая точка, к букве А добавляется индекс “с” при нагреве (от французского слова chauffage – нагрев) и индекс ”r” (от французского слова refroidissement – охлаждение) при охлаждении с оставлением цифры, характеризующей данное превращение.
Таким образом, например, нагрев доэвтектоидной стали выше соответствующей точки на линии GS обозначается как нагрев выше точки Аc3. При охлаждении же этой стали первое превращение должно быть обозначено как Аr3, второе (на линии РSК) - как Аr1. Точку А3 для заэвтектоидных сталей обычно обозначают Аcm. Точка Mn обозначает температуру начала мартенситного превращения.
Структурные изменения по окончании горячей деформации
На любой стадии горячей деформации металл имеет повышенную плотность дислокаций, которая служит термодинамическим стимулом для восстановительных процессов после окончания деформации. Установлены три типа самопроизвольных восстановительных процессов, идущих по окончании горячей деформации: статический возврат, статическая рекристаллизация и метадинамическая рекристаллизация.
Первые два процесса имеют аналоги при отжиге после холодной деформации, а метадинамическая рекристаллизация может идти только после горячей деформации.
Когда деформация прервана на стадии динамической рекристаллизации, имеется множество свежих, не успевших подвергнуться наклепу зародышей рекристаллизованных зерен, способных к росту в статических условиях сразу после прекращения горячей деформации. Многие высокоугловые границы рекристаллизованных зерен, по обе стороны которых резко различна плотность дислокаций, мигрировали в сторону более наклепанных зерен при горячей деформации и могут продолжать такую миграцию сразу по окончании деформации. Этим обусловлена важнейшая для практики особенность метадинамической рекристаллизации — отсутствие инкубационного периода, рекристаллизационный рост зерен за короткое время охлаждения металла с температуры деформации.
Чем больше степень горячей деформации до начала стадии установившегося течения, тем быстрее проходит разупрочнение при последеформационной выдержке и мельче рекристаллизованное зерно. Увеличение степени деформации на стадии установившегося течения не влияет ни на скорость разупрочнения, ни на размер зерна при последеформационной выдержке. Скорость последе- формационного разупрочнения возрастает с повышением температуры горячей деформации.
Зерна, сформировавшиеся при последеформационной выдержке, отличаются от зерен, возникших на стадии динамической рекристаллизации, отсутствием субструктуры и менее извилистыми границами.
При горячей прокатке степень деформации за один проход обычно сравнительно небольшая и в зоне деформации (между валками) протекает только динамический возврат, не изменяющий формы зерен. По выходе из валков в охлаждающемся металле может протекать только статический возврат и зерна остаются вытянутыми (рис. 1.1, а) или возможна также статическая рекристаллизация, в результате которой образуются равноосные зерна (рис. 1.1, б). Первый случай характерен для металлов с высокой, а второй — с низкой энергией дефектов упаковки.
Если между проходами статическая рекристаллизация не идет и наклеп накапливается, то, несмотря на сравнительно небольшую степень деформации за каждый проход, начиная с определенного суммарного обжатия, при горячей прокатке в зоне деформации становится возможной динамическая рекристаллизация.
При горячем прессовании часто достигаются очень большие степени деформации. Если в зоне деформирования протекал только динамический возврат, то при охлаждении прессованного полуфабриката может в зависимости от степени, скорости и температуры деформации, а также от энергии дефектов упаковки протекать один статический возврат (рис. 1.2, а) или возможна также классическая рекристаллизация (рис. 1.2, б). Если же во время горячей деформации развивается динамическая рекристаллизация, то по
Рисунок 1.1. Схемы комбинаций динамических и статических процессов при горячей прокатке с небольшим обжатием
Рисунок 1.2. Схемы комбинаций динамических и статических процессов при горячем прессовании с большим обжатием
В литых сталях, содержащих менее 0,5 % С, и при условии, что аустенитное зерно достаточно крупное наблюдается Видманштеттов феррит. Такое зерно бывает в литой стали, а также в стали, нагретой до 1100—1200 °С (явление перегрева). С уменьшением размера аустенитного зерна доля видманштеттова феррита уменьшается, а доля феррита в форме равноосных зерен возрастает. Наиболее четко видманштеттова структура проявляется при ускоренном охлаждении стали. Видманштеттов феррит образуется в интервале от А3 минус 50 °С до 600—550 °С. С увеличением содержания углерода в стали доля видманштеттова феррита в структуре уменьшается.
Отжиг нормализационный (нормализация). Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 50 °С, заэвтектоидной выше Аст также на 50°С непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе (рис. 1, режим 3). Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье или прокатке, ковке или штамповке. Нормализацию широко применяют для улучшения свойств стальных отливок вместо закалки и отпуска,
