Основы термообработки стали. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении с разными скоростями

Термическая обработка заключается в нагреве и охлаждении металлов и сплавов с целью изменения их свойств и структуры. Форма изделия и химический состав при этом не меняются.

В зависимости от назначения применяют различные виды термической обработки - отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.

Каждый вид термической обработки состоит из следующих операций:

1) нагрева до определённой температуры;

2) выдержки для сквозного прогрева и завершения структурных превращений;

3) охлаждения с большей или меньшей скоростью.

Скорость и температура нагрева, время выдержки и скорость охлаждения определяются требуемыми свойствами.

Нагрев в камерных печах изделий из углеродистых и легированных сталей можно производить без предварительного подогрева, не опасаясь возникновения трещин или коробления. Подогрев можно производить как в отдельных печах до температуры 400-500°, так и в свинцовых и соляных ваннах путём двух-трёхкратного погружения в них изделия на 2-4 сек.

Нагрев изделия в камерных печах должен протекать равномерно для всех его частей. В случае, если нагрев происходит неравномерно, при нагреве больших садок или крупных поковок надо делать одну или две выдержки для сквозного прогрева при низких температурах. В случае необходимости нагрева закалённой стали, имеющей в себе большие напряжения, нагрев также надо вести медленно, применяя подогрев при температуре 300-400°.

Получение необходимых свойств и структуры металла при термической обработке в основном зависит от скорости охлаждения нагретой детали. Каждому виду термической обработки для стали данной марки соответствует определённая скорость охлаждения, при нарушении которой требуемые свойства не получатся.

Превращения аустенита при непрерывном охлаждении описываются термокинетическими диаграммами. Такие диаграммы строят в координатах температура – время на основе анализа серии кривых охлаждения, на которых отмечают температуры начала и конца перлитного и бейнитного превращений. На диаграмме отражены все ее особенности: - при малых скоростях охлаждения (ν1, ν2, ν3) в стали протекает только диффузионный распад аустенита с образованием феррито-цементитной смеси различной степени дисперсности (перлит, сорбит, троостит); - при охлаждении со скоростью νкр – критической скорости закалки или большей (ν4) переохлажденный аустенит превращается в неравновесную фазу - мартенсит. В зависимости от скоростей охлаждения превращение аустенита может быть диффузионным и бездиффузионным. Критерием превращения является критическая скорость охлаждения VКР. Это наименьшая скорость охлаждения, при которой подавляется диффузия атомов углерода.