Превращения при отпуске - Характеристика термической обработки

Отпуском называют термическую операцию, заключающуюся в нагреве закаленной стали до температуры ниже ac1, с последующей выдержкой и охлаждением с заданной скоростью. В процессе нагрева происходят объемные и структурные изменения в стали. Если в дилатометре - приборе, позволяющем фиксировать изменения длинны образца в зависимости от температуры, то самописец прибора будет фиксировать горизонтальную прямую линию.

При нагреве закаленной стали до 80-1000°С изменение в длине практически не наблюдается. Начиная с температуры 800°С имеет место сокращение длины образца. Вплоть до температуры 2000°С происходит так называемое 1-е превращение, при отпуске, в результате мартенсита выделяется карбид Fe2C когерентно связанный с матричным твердым раствором. При этом степень тетрогональности мартенсита уменьшается, отношение c/a - стремится к 1, но не равно ей.

изменение длины цилиндрического образца стали с содержанием углерода больше 0,6% при отпуске (схема)

Рисунок 2.2 - Изменение длины цилиндрического образца стали с содержанием углерода больше 0,6% при отпуске (схема)

При нагреве выше 2000°С происходит обратное. Наблюдается прирост длины образца. В интервале температур 200-3000°С происходит 2-е превращение при отпуске. В интервале этих температур аустенит остаточный превращается в отпущенный мартенсит.

    3-е превращение происходит при 300-400°С. В этом интервале температур происходит карбидное превращение. Метастабильный карбид Fe2C превращается в стабильный, в Fe3C. Одновременно происходит срыв когерентности и обособление карбидов. Снижается и уровень внутренних напряжений. 4-е превращение протекает при температуре выше 400°С, и состоит в коагуляции карбида. Структура стали после отпуска зависит от температуры отпуска.

При температуре 500-600°С - сорбид отпуска, отличающегося от аналогичных структур, полученных при непрерывном охлаждении тем, что имеет зернистую морфологию, тогда как после непрерывного охлаждения из аустенитной области - пластинчатую морфологию. При одинаковой твердости тростит и сорбит отпуска по сравнению с троститом и сорбитом, полученным при непрерывном охлаждении, имеют более высокие значения в пределах текучести и ударной вязкости.

В результате этих превращений закаленная углеродистая сталь, нагретая до 300-500°С, получает структуру троостита отпуска (рисунок 2.3, а), а при нагреве до 500-700°С структуру сорбита отпуска (рисунок 2.3, б). Цементит в троостите и сорбите отпуска имеет зернистую форму, что обусловливает в отпущенной стали понижение прочности и твердости и повышение пластичности и вязкости по сравнению с закаленной сталью. Дисперсность структурных составляющих в троостите отпуска выше, чем в сорбите, и поэтому твердость и прочность стали, имеющей структуру троостита отпуска, выше чем у стали, отпущенной на сорбит, а пластичность и вязкость -- ниже.

а) б)

микроструктура троостита (а) и сорбита (б) отпуска

Рисунок 2.3 - Микроструктура троостита (а) и сорбита (б) отпуска

При комнатной температуре и очень длительных выдержках в закаленной углеродистой стали протекает упрочняющий отпуск (естественное термическое старение), характерный тем, что твердость и прочность ее увеличиваются, а пластичность и вязкость уменьшаются. Уже при невысоком нагреве этот процесс ускоряется (искусственное термическое старение). Однако чем выше температура нагрева, тем быстрее происходит не только упрочнение, но и разупрочнение стали. Изменение механических свойств при термическом старении низкоуглеродистой стали более заметно, чем в средне - и высокоуглеродистых.

Похожие статьи




Превращения при отпуске - Характеристика термической обработки

Предыдущая | Следующая