Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение

Подождите немного. Документ загружается.

Металлическая основа в сером

чугуне

обеспечивает наибольшую про-

чность и износостойкость, если она имеет перлитную структуру (рис. 96, б).

Присутствие в структуре феррита, не увеличивая пластичности и вязкости

чугуна,

снижает его прочность и износостойкость. Наименьшей про-

чностью обладает ферритный серый чугун.

Серый

чугун

маркируется буквами С — серый и Ч —

чугун

(ГОСТ

1412 — 70). После букв следуют цифры. Первые цифры указывают среднюю

величину предела прочности при растяжении, а вторые — среднюю величи-

ну предела прочности при испытании на изгиб. Предел прочности при из-

гибе используют для оценки пластичности

чугуна,

так как относительное

удлинение у всех серых чугунов практически равно нулю.

Серые чугуны по свойствам и применению можно распределить на

группы, приведенные ниже.

Ферритные и ферритн о-перлитные чугуны (СЧ 00, СЧ

12-28, СЧ 15-32, СЧ

18-36)

имеют пределы прочности при растяжении

12—18 и при изгибе 28 — 40 кгс/мм

. Их примерный состав: 3,1 — 3,6% С;

1,8-2,5%

Si;

0,6-1,2%

Мп; <

0,3-0,60%

Р; < 0,15% S (химический состав

устанавливают в зависимости от толщины стенок отливки). Структура чу-

гунов - перлит, феррит и графит грубой (СЧ 00, СЧ

12-28)

или средней

величины. Эти чугуны применяют для изготовления малоответственных

деталей, испытывающих небольшие нагрузки в работе. Например,

чугун

СЧ

12-28 используют для строительных колон, фундаментных плит, а чу-

гуны СЧ 15 — 32 и СЧ 18 — 36 — для литых малонагруженных деталей сель-

скохозяйственных машин, станков, автомобилей и тракторов, арматуры

т. д.

Перлитные чугуны (СЧ 21-40,СЧ 24-44, СЧ 28-48, СЧ 32-52,

СЧ

36-56, СЧ 40 — 60) применяют для отливки станин мощных станков

механизмов, поршней, цилиндров, деталей, работающих на износ в усло-

виях больших давлений (компрессорное, арматурное и турбинное литье,

дизельные цилиндры, блоки двигателей, детали металлургического обору-

дования и т. д.). Структуры этих чугунов — мелкопластинчатый перлит

(сорбит) с мелкими завихренными графитными включениями. К пер-

литным чугунам относятся так называемые сталистые и модифициро-

ванные чугуны.

Сталистые

чугуны

(СЧ 24 — 44, СЧ 28 — 48) получают выплавкой с доба-

влением в шихту 20 — 30% стального лома; чугуны имеют пониженное со-

держание углерода, что обеспечивает получение более дисперсной перлит-

ной

основы с меньшим количеством графитных включений. Примерный

состав: 2,9-3,3% С; 1,1 - 1,8% Si; 0.8-

1,2",;

Мп; ^ 0,2% Р; s$ 0,12% S. Содер-

жание кремния в этих

чугунах

должно быть достаточным для предотвра-

щения

возможности отбеливания

чугуна.

Модифицированные

чугуны

(СЧ 32-52. СЧ 36-56, СЧ

40-60

и СЧ

44 — 64) получают при добавлении в жидкий

чугун

перед разливкой спе-

циальных добавок— модификаторов (75%-нын ферросилиций, силикокаль-

ций

в количестве 0,3 — 0.8% и т. д.). Модифицирование применяют для по-

лучения в чу1\ныых отливках с различной толщиной стенок перлитной

металлической основы с вкраплением небольшого количества изолиро-

ванных пластинок графита средней величины. Модифицирование наиболее

эффективно

при использовании

чугуна

определенного состава и перегрева

151

его перед модифицированием до

1400°С.

Перегрев обеспечивает измельче-

ние

графитных включений и способствует получению более плотных

отливок.

Модифицированию подвергают низкоуглеродистый чугун, содержащий

сравнительно небольшое количество кремния и повышенное количество

марганца и имеющий без введения модификатора структуру половинчато-

го чугуна, т. е. ледебурит, перлит и графит. Примерный химический состав

чугуна:

2.5-3.0%

С;

1,1-1,5%

Si;

0,8-1,2%

Мп; ^0,2% Р и <0,12% S (СЧ

40-60

и СЧ 44-64).

Для снятия литейных напряжений и стабилизации размеров чугунные

отливки отжшают при 500-570'С. В зависимости от формы и размеров

отливки выдержка при температуре отжига составляет 3—10 ч. Охлажде-

ние

после отжига медленное, вместе с печью. После такой обработки меха-

нические свойства изменяются мало, а внутренние напряжения снижаются

на

—

90%. Иногда для снятия напряжений в чугунных отливках приме-

няют естественное старение чугуна — выдержку их на складе в течение

—

10 месяцев. Такая выдержка снижает напряжения на 40

—

50%.

Антифрикционные

чугун

ы применяют для изготовления под-

шипников

скольжения, втулок и

других

деталей, работающих при трении

металл, чаше в присутствии смазки. Эти чугуны должны обеспечивать

низкое

трение (малый коэффициент трения), т. е. антифрикционность. Ан-

тифрикционные

свойства чугуна определяются соотношением перлита

феррита в основе, а также количеством и формой графита. Антифрик-

ционные

чугуны изготовляют следующих марок

: АЧС — 1 (3,2

—

3,6% С,

1,3-2,0%

Si;

0,6-1.2%

Мп; 0.15-0,3% Р; ^0,12% S;

0,2-0,4%

Сг;

1,5-2,0%

Си). АЧС-2(3,2-3,8% С;

1,4-2.2%

Si;

0,4-0,7%

Мп;

0.15-0,4%

Р;

^0,12% S;

0.2-0,4%

Сг;

0.2-0,4",;

Ni; 0.03-0,1% Ti; 0.3-0.5% Си)

АЧС-3(3,2-3,8% С;

1,7-2,6%

Si;

0,4-0,7%

Мп;

0,15-0,4%

Р; <0,12% S:

0,03-0,1%, Ti).

Детали, работающие в паре с закаленными или нормализованными

стальными валами, изготовляют из перлитных серых чугунов АЧС-1

АЧС-2; для работы в паре с термически не обработанными валами при-

меняют перлитно-ферритный

чугун

АЧС-3.

Перлитный

чугун, содержащий повышенное количество фосфора

(0,3

—

0,5%), используют для изготовления поршневых колец. Высокая

изно-

состойкость колец обеспечивается металлической основой, состоящей из

тонкого перлита и равномерно распределенной фосфидной эвтектики при

наличии

изолированных выделений пластинчатого графита.

Белый

и отбеленный чугун. Белый

чугун

вследствие присутствия в нем

цементита обладает высокой твердостью, хрупок и практически не под-

дается обработке резанием, поэтому имеет ограниченное примене-

ние.

Отбеленными называют чугунные отливки, в которых поверхностные

слои имеют структуру белого (или половинчатого) чугуна, а сердцевина —

серого чугуна. Между этими зонами может быть переходный слой. Отбел

на

некоторую глубину (12

—

30 мм) является следствием быстрого охлажде-

А — антифрикционный, Ч — 'iyi SH, С — серый.

152

ния

поверхности, возникающего в результате отливки

чугуна

в металличе-

ские

формы (кокиль) или в песчаную форму.

Высокая твердость поверхности (НВ

400-500)

обусловливает хорошую

сопротивляемость против износа, особенно абразивного, полому из отбе-

ленного

чугуна

изготовляют прокатные валки листовых станов, колеса,

шары для мельниц и т. д. В этом

случае

применяют

чугун

с пониженным

содержанием кремния, который склонен к отбеливанию. Его примерный

состав:

2,8-3,6%

С;

0,5-0,8%

Si;

0.4-0,6%

Мп.

Вследствие различной скорости охлаждения по сечению и получения

разных структур отливка имеет большие внутренние напряжения, которые

могут

привести к образованию трещин. Для снятия напряжений отливки

подвергают термической обработке, т. е. их нагревают при 50О-550

С.

2. ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ

Высокопрочный

чугун

получают присадкой в жидкий

чугун

небольших до-

бавок некоторых щелочных или щелочноземельных металлов. Чаще для

этой

цели применяют магний в количестве 0,03

—

0,07%.

По содержанию

остальных элементов высокопрочный

чугун

не отличается от обычного

серого.

Под

действием магния графит в процессе кристаллизации принимает не

пластинчатую, а шаровидную форму (рис. 97, а

—

в).

Шаровидный графит,

имеющий минимальную поверхность при данном объеме, значительно

меньше ослабляет металлическую основу

чугуна,

чем пластинчатый гра-

фит.

В отличие от пластинчатого шаровидный графит не является ак-

тивным концентратором напряжений. Чугуны с шаровидным графитом

имеют более высокие механические свойства, не уступающие литой

угле-

родистой стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обра-

батываемость резанием, способность гасить вибрации, высокую износо-

стойкость и т. д. Обычный состав

чугуна:

2,7-=3,6% С; 1,6

—

2,7% Si;

0,5-0,6%

Мп;

«$0,10%

и <0,10% Р.

Маркируют высокопрочный

чугун

буквами ВЧ, затем

следуют

цифры.

Первые цифры марки показывают среднее значение предела прочности

при

растяжении, вторые - относительное удлинение. Чугуны ВЧ 50-2, ВЧ

60-2, ВЧ 70-3, ВЧ 80-3, ВЧ

100-4,

ВЧ 120-4 имеют перлитную метал-

лическую основу (рис. 97,6),

чугуны

ВЧ 45 —5 — перлитно-ферритную и ВЧ

38— 17, ВЧ 42- 12 - ферритную (рис. 97,в). Для снятия литейных напряже-

ний,

повышения механических свойств

чугун

подвергают термической

обработке.

Отливки из высокопрочного

чугуна

широко используют в различных

отраслях народного хозяйства: в автостроении и дизелестроении для ко-

ленчатых валов, крышек цилиндров и

других

детален; в тяжелом машино-

строении — для многих деталей прокатных станов; в кузнечно-прессовом

оборудовании, например, для шабот-молотов, траверс прессов, прокатных

валков; в химической и нефтяной промышленности

—

для корпусов насо-

сов,

вентилей и т. д.

В чугунах ВЧ S0-3, ВЧ 100-4, ВЧ 120-4 содержание серы г£ 0,01%.

153

Графшт

Рис.

97. Микроструктура высокопрочного чу-

iviia с шаровидным графитом (I; x ISO) и

ковкого

чугуна

(II, х 500):

а - нетравленный шлиф; б — перлитный чу-

гун ; в — ферритный

чугун

Высокопрочные чугуны применяют

и для

изготовления деталей стан-

ков,

кузнечно-прессового оборудования, работающих

подшипниках

других

узлах

трения

при

повышенных

высоких давлениях

(до 120

кгс/мм

Антифрикционные чугуны

глобулярным графитом изготовляют

двух

марок:

АЧВ-1

(2,8-3,5%

С; 1,8-2,7% Si;

.0,5-1,2%

Мп; < 0,7% Си)

с перлитной структурой

АЧВ-2

повышенным содержанием кремния

(2,2 — 2,7%)

ферритно-перлитной структурой

(~ 50%

перлита).

Перлитный

высокопрочный

чугун

АЧВ-1

предназначается

для

работы

узлах

трения

повышенными окружными скоростями

паре

зака-

ленным

или

нормализованным валом.

Антифрикционный

чугун

АЧВ-2

применяют

паре

«сырым»

(в со-

стоянии

поставки) валом.

154

КОВКИЙ

ЧУГУН

Ковкий

чугун

получают длительным нагревом при высоких температурах

(отжигом) отливок из белого

чугуна.

В результате отжига образуется гра-

фит

хлопьевидной формы (см. рис. 97, II6, в). Такой графит по сравнению

пластинчатым меньше снижает прочность и пластичность металлической

основы

структуры

чугуна.

Металлическая основа ковкого

чугуна:

феррит

(ферритный

ковкий чугун; рис. 97, Не) и реже перлит (перлитный ковкий

чугун; рис. 97,116). Наибольшей пластичностью обладает ферритный ков-

кий

чугун, который применяют в машиностроении.

Химический состав белого

чугуна,

отжигаемого на ковкий чугун, выби-

рают в пределах:

2,5-3,0%

С;

0,7-1,5%

Si;

0,3-1,0%

Мп; <0,12% и <

<0,18% Р (в зависимости от требуемой структуры металлической основы).

Чугун имеет пониженное содержание углерода и кремния. Более низкое со-

держание углерода способствует повышению пластичности, так как при

этом

уменьшается количество графита, выделяющегося при отжиге, а по-

ниженное

содержание кремния исключает выделение пластинчатого графи-

та в структуре отливок при охлаждении.

Толщина

сечения отливки не должна превышать 40

—

50 мм. При боль-

шем размере отливок в сердцевине образуется пластинчатый графит, и чу-

гун становится непригодным для отжига.

Схема отжига на ферритный ковкий

чугун

приведена на рис. 98. Отжиг

проводят в две стадии. Первоначально отливки (чаще упакованные в ящи-

ки

с песком) выдерживают при 950 - 970 С. В этот период протекает I ста-

дия

графитизации, т. е. распад цементита, входящего в состав ледебурита

(А +

C),

и установление стабильного равновесия аустенит + графит.

В результате распада цементита диффузионным путем образуется хлопье-

видный

графит (углерод отжига).

Затем отливки охлаждают до температур, соответствующих интервалу

эвтектоидного превращения. При охлаждении происходит выделение из ау-

стенита вторичного цементита, его распад и в итоге рост графитных вклю-

чений.

При достижении эвтектоидного интервала температур охлаждение

резко

замедляют или дают длительную выдержку при температуре не-

сколько

ниже этого интервала (см. рис. 98). В этот период протекает II ста-

1стадия

грскритизациа

950-970

П(А+Fe

C)-A

+Г

Эбтектоидныи

интервал

температур

J60"C

с;

Лстадия

град>итизации

Время

1*ис.

У8. Схема

отжига ковкою

155

дня

графитизации: распад аустенита с образованием ферритнографитйой

структуры или распад цементита, входящего в состав структуры перлит,

с образованием феррита и графита (в процессе выдержки ниже эвтектоид-

ной

температуры). После окончания II стадии графитизации структура чу-

гуна состоит из феррита и хлопьевидного графита.

Излом

ферритного

чугуна

бархатисто-черный вследствие большого ко-

личества графита. Если не проводить выдержку ниже эвтектоидной темпе-

ратуры (или если в этом интервале температур скорость охлаждения повы-

шенная),

то образуется перлитный ковкий

чугун

(Я + Г), имеющий светлый

(сталистый) излом.

Для ускорения отжига применяют различные меры:

чугун

модифици-

руют

алюминием (реже бором, висмутом и другими элементами), повы-

шают температуру нагрева

чугуна

перед разливкой, применяют перед от-

жигом старение, чаще в процессе нагрева до температуры отжига при

350—400°С,

повышают температуры I стадии графитизации (но не выше

1080°С)

или же выполняют отжиг в защитной атмосфере. В этом

случае

длительность отжига составляет

24—60

ч.

Ковкий

чугун

маркируют КЧ и цифрами. Первые две цифры указы-

вают предел прочности при растяжении и вторые — относительное удлине-

ние.

Отливки из ковкого

чугуна

применяют для деталей, работающих при

ударных и вибрационных нагрузках. Например, ферритные ковкие

чугуны

КЧ

37 —12 и КЧ 35-10 используют для изготовления деталей, эксплуати-

руемых при высоких динамических и статических нагрузках (картеры

редукторов, ступицы, крюки, скобы и т.д.), а КЧ 30-6 и КЧ 33

—

8—

для изготовления менее ответственных деталей (головки, хомутики, гайки,

глушители, фланцы, муфты и т. д.) Твердость ферритного

чугуна

НВ 163.

Перлитные ковкие

чугуны

КЧ 50-4, КЧ 56-4, КЧ 60-3 и КЧ 63-2

обладают высокой прочностью, умеренной пластичностью и хорошими

антифрикционными

свойствами. Твердость перлитного

чугуна

НВ 241

—

269. Из перлитного ковкого

чугуна

изготовляют вилки карданных ва-

лов, звенья и ролики цепей конвейера, втулки, муфты, тормозные колодки

т. д. Ковкий

чугун

применяют главным образом для изготовления тон-

костенных деталей в отличие от высокопрочного магниевого

чугуна,

ко-

торый используют для деталей большого сечения. Некоторое применение

нашел антифрикционный ферритно-перлитный

чугун

АКЧ-1 и АКЧ-2.

ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В

СПЛАВАХ

ЖЕЛЕЗА

(ТЕОРИЯ

ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ СТАЛИ)

1. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ

При

многих видах термической обработки сгаль нагревают до температур,

соответствующих существованию аустенита (процесс аустенитизации).

Образование аустенита при нагреве является диффузионным процессом

подчиняется основным положениям теории кристаллизации.

Общее представление о превращениях, которые протекают в стали при

нагреве, можно получить из диаграммы состояния (см. рис. 99). При нагре-

ве эвтектоидной стали (0,8% С) несколько выше критической точки А

(727°С)

перлит (ферритно-карбидная структура) превращается в аустенит:

•-+ A

0,02% С 6,67% С 0,8% С

Превращение состоит из

двух

одновременно протекающих процессов:

полиморфного а-> у-перехода и растворения в аустените цементита.

При

нагреве доэвтектоидной стали выше точки А^ после превращения

перлита в аустенит образуется двухфазная структура — аустенит и феррит.

При

дальнейшем нагреве в интервале температур А

- А

феррит посте-

пенно

растворяется в аустените: содержание

углерода

в аустените при

этом уменьшается в соответствии с линией GS. При температуре А

фер-

рит исчезает, а концентрация

углерода

в аустените соответствует содержа-

нию

его в стали. Аналогично протекает превращение и в заэвтектоидной

стали. При температуре несколько выше A

(727°С)

перлит превращается

аустенит, содержащий 0,8% С. В интервале температур А

— А

ст

происхо-

дит растворение избыточного цементита. Выше температуры А

ап

будет

только аустенит, содержание

углерода

в котором соответствует его содер-

жанию в стали. Механизм процесса превращения перлита в аустенит со-

стоит в зарождении зерен аустенита и их росте.

Аустенит

при температурах несколько выше Ас

(727'С) содержит

~ 0,8% С. Образование зародышей аустенита с таким содержанием

угле-

рода возможно благодаря флуктуациям концентрации

углерода

в феррите.

Зародыши аустенита образуются на границе раздела феррита н цементита

(рис.

99,

в),

где наличие дефектов уменьшает работу образования зародыша

аустенита и больше вероятность флуктуационного возникновения в ферри-

те участков критического размера с содержанием ~0,8% С

Некоторые исследователи полагают, что механизм ot -»у-иерестройкн сдвиговый при на-

личии когерентных границ. В образовавшиеся по сдвиговому механизму пластинчатые участки

"/-фазы от

диффундирует

углерод,

и они становятся способными к росту зародышами

аустенита.

При

росте зародыша когерентность а- и у-решеток нарушается, сдвиговый мехашпм заме-

няется нормальным механизмом роста и зерна аустенита приобретают равноосную форму.

157

1200

BOO

(негомогенный)

(гомогенный)

О 0,4 0,8 /,4 1,6 2,0

Содержание

углерода,

а)

Продолжительность

нагрева

if)

FejC.IH

1У

Рис.

99.

Превращение стали

ферритно-цсмеититной

структурой

при

iiai

реве:

с) —

схема

изменений фазового

состава

при

нагреве

(диаграмма

— Fe

C);

о —

схема

изотермического образования

аустенита;

1 —

начало превращения перлита

аустенит;

конец превращения перлита

аустенит;

3 —

полное растворение карбидов;

4 —

гомоге-

низация

аустенита;

в —

последовательные

стадии превращения перлита

аустенит

После

исчезновения границ феррита

цементита,

где

преимущественно

зарождается аустенит, наблюдается только рост зерен аустенита

без воз-

никновения

новых зародышей. Образовавшийся аустенит неоднороден

по

содержанию углерода.

участках, прилегающих

частицам цементита,

концентрация

углерода

аустените выше (точка

б на рис.

99, а),

чем

участках, прилегающих

ферриту (точка

в на рис.

99, о).

Под

влиянием

этого градиента перепада концентрации происходит диффузия атомов

углерода

аустените

направлении

от

границы

цементитом

участкам,

граничащим

ферритом,

что

приводит

нарушению равновесия

на меж-

фазных

поверхностях между аустенитом

указанными фазами. Восстано-

вление равновесия достигается

результате дальнейшего растворения

це-

ментита

аустените

перехода атомов углерода

феррит,

что

облегчает

превращение

его в

аустенит.

Рост

участков аустенита

результате полиморфного

-> у-превращения

протекает быстрее,

чем

растворение цементита, поэтому после превраще-

ния

феррита

аустенит

структуре стали сохраняется cute некоторое

ко-

личество цементита

(рис. 99,

в,Ш),

и для его

растворения

аустените

про-

должительность изотермической выдержки должна быть увеличена.

Образовавшийся

результате описанных превращений аустенит неодноро-

ден

по

составу,

и для ei о

гомогенизации требуется дополнительное время.

158

Для описания процесса перехода ферритно-цементитной структуры

аустенитную часто пользуются диаграммами изотермического образова-

ния

аустенита, дающими представление о протекании превращения при

различных температурах. Для построения диаграммы небольшие образцы

из

исследуемой стали быстро нагревают до заданной температуры, напри-

мер

(рис. 99,6), лежащей выше точки А

и выдерживают при этой

температуре.

В процессе изотермической выдержки фиксируют начало и конец от-

дельных стадий превращения перлита в аустенит. Если полученные

экспе-

риментальные точки нанести на график в координатах температура — вре-

мя

и соединить их плавными кривыми, то получится диаграмма, подобная

схематически показанной на рис. 99,6.

Как

следует

из диаграммы изотермического образования аустенита,

процесс превращения перлита в аустенит резко ускоряется при повышении

температуры. Это объясняется, с одной стороны, ускорением диффу-

зионных

процессов, а с

другой

— увеличением градиента концентрации

аустените.

Скорость превращения ферритно-цементитной структуры в аустенит-

ную, помимо температуры нагрева, зависит от ее исходного состояния.

Чем тоньше ферритно-цементитная

структура,

тем больше возникает за-

родышей аустенита и меньше пути диффузии, а следовательно, быстрее

протекает процесс аустенитизации. Предварительная сфероидизация це-

ментита, особенно с образованием крупных его глобулей, замедляет про-

цесс образования аустенита.

Чем больше в стали

углерода,

тем быстрее протекает процесс аустени-

тизации,

что объясняется увеличением количества цементита, а следова-

тельно, и ростом суммарной поверхности раздела феррита и цементита.

Введение в сталь хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и

других

кар-

бидообразующих элементов задерживает процесс аустенитизации вслед-

ствие образования легированного цементита или карбидов легирующих

элементов, более трудно растворимых в аустените. Соответственно больше

требуется времени и для гомогенизации аустенита. Легирующие элементы

неравномерно распределены

между

ферритом и карбидами, а следователь-

но,

и в аустените содержание легирующих элементов по объему

будет

не

одинаково.

Процесс

гомогенизации аустенита по содержанию легирующих элемен-

тов

требует

большего времени, так как диффузионная подвижность леги-

рующих элементов в решетке у-фазы значительно меньше, чем

углерода.

При

непрерывном нагреве превращение перлита в аустенит протекает

некотором интервале температур. На рис. 100 приведена термокинетиче-

ская

диаграмма, которая

дает

представление о температурах превращения

перлита в аустенит при различных скоростях нагрева.

Начало превращения ферритно-карбидной структуры в аустенитную на

термокинетической диаграмме (рис. 100)

соответствует

температурам Ас

конец

полиморфного а — у-превращепия — температурам линии II и полное

растворение карбидов — температурам, образующим линию III. Чем выше

скорость нагрева, тем при более высокой температуре происходит превраще-

ние

ферритно-цементитной структуры (перлита) в аустенитную. Интервал

температур, в котором протекает превращение перлита в аустенит, тем

159

t,'c

1200

1100

1000

900

SOD

100

\\4

\\ ]\

>«

N1^4?

% Йк-Область

ш\

щ.

o/iudyc

\fy Tot

\Иегомогенный

\ '>

•югемный

ус/пенит

1стенит-тарйиды'\~-\

ПттФ

Феррит * кар/иды

| |

•-:

* &•*

Рис.

100.

Термокинетическая

диаграмма

превра-

щения

ферритно-карбидной

структуры

аустениг

в стали, содержащей 1,0% С и

1,0%Сг:

/ -

начало

-»у-превращения

(Лс,);

II -

конец

я-»-/-превращения;

III —

конец

растворения

карбидов.

Цифры

кривых

указывают

ко-

личество

нерастворимых

ауетените

карби-

дов

(%) при

данном

нагреве

больше, чем выше скорость нагрева,

поэтому при скоростном нагреве на-

пример,

токами высокой частоты,

температура нагрева для аустенитиза-

ции

стали должна быть выше, чем

при

сравнительно медленном печном

нагреве.

2. РОСТ ЗЕРНА АУСТЕНИТА

ПРИ

НАГРЕВЕ

0,1

*,c

Как

указывалось выше, зародыши

аустенита при нагреве выше Ау обра-

зуются на границах раздела феррит - карбид. При таком нагреве число за-

родышей всегда достаточно велико и начальное зерно аустенита мелкое.

Однако нередко при таких невысоких температурах нагрева наблюдается

разнозернистость — на фоне мелкого зерна отмечаются и очень крупные

зерна.

При

дальнейшем повышении температуры или увеличении длительно-

сти выдержки при данной температуре происходит собирательная рекри-

сталлизация, и зерно увеличивается. Рост зерна аустенита происходит

самопроизвольно и вызывается стремлением системы к уменьшению сво-

бодной энергии вследствие сокращения поверхности зерен. Зерно растет

результате увеличения одних зерен за счет

других,

более мелких, а следо-

вательно, термодинамически менее устойчивых. Размер зерна, образовав-

шегося при нагреве до данной температуры, естественно, не изменяется

при

последующем охлаждении.

Способность зерна аустенита к росту неодинакова даже у сталей одно-

го марочного состава вследствие влияния условий их выплавки.

По

склонности к росту зерна различают два предельных типа сталей:

наследственно

мелкозернистые

наследственно

крупнозернистые.

В наследственно мелкозернистой стали при нагреве до высоких темпе-

ратур

(1000

—1050°С)

зерно увеличивается незначительно, однако при более

высоком нагреве наступает бурный рост зерна. В наследственно крупнозер-

нистой стали, наоборот, сильный рост зерна наблюдается даже при незна-

чительном перегреве выше А

{

(рис. 101). Различная склонность к росту зер-

на

определяется условиями раскисления стали и ее составом.

160