Перша частина термічної обробки була розібрана тут.
Термічна обробка вуглецевої сталі
Для отримання заданих властивостей сталей шляхом зміни їх структури без зміни форми вироби і хімічного складу широко використовується термічна обробка (ТО). Основні фактори впливу при термічній обробці температура і час, тому режим будь-ТО можна уявити графіком в координатах t-τ.
Термічна обробка складається з нагріву до заданої температури витримки при цій температурі і охолодженні. У більшості випадків вирішальна роль в отриманні бажаної структури належить охолодженню. Іноді ТО може бути складніше кілька нагревов і охолоджень. АЛЕ в будь-якому випадку, зміна властивостей сплаву, яке створюється термічною обробкою має бути залишковим, в іншому випадку в ТО не було б ніякого сенсу.
Для правильного проведення ТО сталей, необхідно добре уявляти, які перетворення відбуваються в них, як впливають на ці перетворення швидкість нагріву, максимальна температура і час витримки при нагріванні і швидкість охолодження.
Наведемо загальноприйняті позначення критичних точок. Вони позначаються літерою «А». Нижня критична точка, що позначається А1. лежить на лінії PSK і відповідає перетворенню А-П. Верхня критична точка А3 лежить на лінії GSE і відповідає початку випадання або кінця розчинення фериту в доевтектоїдних сталях або цементиту (вторинного) в заевтектоідних сталях. Щоб відрізнити критичну точку при нагріванні від критичної точки при охолодженні поруч з буквою А ставлять індекс:
при нагріванні - «з» (Ас);
при охолодженні = «r» (Аr).
Таким чином:
АС1 - перетворення перліту в аустеніт [Feα + Fe3 C] → Feγ;
Аr1 - перетворення аустеніту в перліт Feγ → [Feα + Fe3 C];
АС2 - перетворення магнітного фериту в немагнітний Feα → Feβ;
Аr2 - перетворення немагнитного фериту в магнітний Feβ → Feα;
Ас3 - перехід останніх кристалів Feα в Feγ;
Аr3 - поява перших кристалів Feα з Feγ;
Асm-перехід Fe3 C (II) ↔ Feγ.
Розглянемо основні перетворення в сталі. Фазові перетворення в сталі викликані тим, що внаслідок мінливих умов, наприклад, температури один стан виявляється менш стійким, ніж інше.
При термообробці стали спостерігається чотири основних перетворення:
Освіта аустеніту (перше основне перетворення)
Перетворення перліту в аустеніт в повній відповідності з діаграмою стану Fe-Fe3 C може відбуватися лише при повільному нагріванні.
Фактори, "/> Склад стали. Заевтектоідних стали менш чутливі до зростання зерна, ніж евтектоїдні.
Легуючі елементи. Ванадій, титан, вольфрам, молібден і ін. Зменшують схильність зерна А до зростання.
Спосіб розкислення. Сталь розкислення ферромарганцем і феросиліцію -НКЗ сталь, а додатково розкислення алюмінієм - НМЗ.
Можна стверджувати: на властивості стали впливає тільки дійсний розмір зерна, спадковий впливу не робить. Якщо у НКЗ і НМЗ сталей в результаті термообробки отриманий однаковий дійсний розмір зерна, то і властивості їх будуть однаковими.
Якщо на властивості стали впливає дійсний розмір зерна, то технологічний процес гарячої обробки визначається спадковим зерном.
НМЗ сталь можна кувати, при більш високих температурах і закінчувати ковку при більш високих температурах, не побоюючись отримання великого зерна. Як правило, всі спокійні марки стали - спадково дрібнозернисті, а киплячі - спадково грубозернисті.
Розпад аустеніту (друге основне перетворення)
Аустеніт стійкий в вуглецевих сталях при температурі 727 ° С. Він може зберігатися протягом деякого часу і при більш низьких температурах, але в цих умовах він нестійкий і прагне перетворитися в інші структури.
Перетворення аустеніту в перліт полягає в розпаді аустеніту, твердого розчину вуглецю в γ-залозі, на α-залізо і цементит:
Feγ = Feα + Fe3 C.
При температурі рівній А1 перетворення аустеніту в перліт неможливо FА = Fп. Перетворення може початися при деякому переохолодженні, коли FА> Fп.
Під ступенем переохолодження аустеніту розуміють різницю між рівноважної температурою і температурою, при якій в дійсності відбувається перетворення.
Так як перетворення бездіффузіонному, то вуглець з розчину не виділяється і під час перетворення відбувається тільки перебудова атомів заліза. Розташовані в аустените у вигляді гранецентрированного куба, вони перебудовуються під час перетворення в об'ємно-центрованої грати.
До кінця другого перетворення, тобто при 300 ° С, α-твердий розчин містить ще близько 0,15-0,20% С; наступає при подальшому підвищенні температури стиснення вказує на повне виділення вуглецю з розчину і зняття внутрішніх напружень, що виникли в результаті попередніх перетворень, що супроводжуються об'ємними змінами.
Одночасно з цим карбід відокремлюється і перетворюється в цементит (Fe3 C). Сума цих змін характеризує так званий третій перетворення при відпустці.
У третьому перетворенні при відпустці відбувається ряд змін, що призводять до зняття внутрішніх напружень і карбідним перетворенням. При 400 ° З третього перетворення закінчується, і сталь складається з фериту і цементиту. Подальше підвищення температури веде до коагуляції частинок фериту і цементиту.
При відпустці вище 400 ° С утворюється суміш фериту і цементиту, тому що утворюються структури мають ті ж назви, що і структури, отримані в результаті прямого розпаду аустеніту на ферит і цементит.
Сталь, відпущена при 350-500 ° С, має структуру тростіта, при 500-600 ° С - сорбіт.