Виды защитных атмосфер

Дефекты нагрева.

1) Перегрев приводит к получению крупнозернистой структуры. Его можно исправить отжигом или нормализацией, также его можно предотвратить точным соблюдением температуры нагрева и времени выдержки.

2) Пережог - оплавление границ зерен является неисправимым браком.

3) Окисление и обезуглероживание поверхности (окалинообразование) можно предотвратить использованием нагрева в защитных атмосферах, инертных газах или вакууме.

4) Образование трещин происходит при слишком быстром нагреве, его можно предотвратить, контролируя скорость нагрева.

5) Неравномерный нагрев может привести к неравномерной деформации, его предотвращают точным соблюдением времени выдержки.

1. Древесно-угольные: ГГ-С, ГГ-О, ГГ, ГГ-ВО

2. Экзотермические: ПСС-06, ПСО-06, ПСО-09

3. Аммиачные ПСА-08, ДА

4. Эндотермические ПСС-Э

5. Водородные

6. Аргоновые

7. Паровые

Превращения переохлаждённого аустенита в изотермических условиях

Для описания кинетики превращения переохлаждённого аустенита пользуются эксперементально построенными диаграммами изотермического превращения аустенита.

Для изучения изотермического превращения аустенита образцы стали нагревают выше Ас₁ для получения структуры аустенита, а затем быстро охлаждают до температуры ниже Аr₁ (700, 650, 600, 550, 500 и тд.) и выдерживают при этих температурах до полного распада аустенита, при этом фиксируют моменты времени начала и конца распада аустенита, эти точки наносят на систему координат «температура - время».

Точки начала превращения соединены одной линией, а точки окончания другой линией. В результате получаются С-образные кривые.

Из графиков видно, что в течение некоторого времени (инкубационного периода) распад аустенита не фиксируется.

При понижении температуры инкубационный период быстро уменьшается, достигая минимума при температуре 550°С, а затем снова возрастает.

Чем меньше инкубационный период, тем меньше устойчивость переохлаждённого аустенита. При температуре наименьшей устойчивости аустенита (550°С) скорость превращения очень велика.

Для каждой стали определяют эту температуру и на основе этого разрабатывают режим термообработки. В зависимости от степени переохлаждения аустенита различают перлитную, бейнитную и мартенситную области.

В перлитной области образуется перлит, сорбит, троостит.

В бейнитной области различают верхний бейнит, образующийся при температуре 550-350°С в котором частицы цементита расположены между частицами мартенсита, и нижний бейнит, образующийся при температуре 350-250°С в котором частицы цементита расположены внутри мартенсита.

Линия соответствующая точке Mн показывает начало мартенситного превращения, а Mк - конец мартенситного превращения.

В отличие от эвтектоидной стали в верхнем интервале температур у доэвтектоидных сталей выделяется феррит (рис.), а у заэвтектоидных цементит вторичный (рис.).

Диаграмма изотермического распада аустенита для конструкционной легированной стали показана на рисунке, а для инструментальных легированных сталей на рисунке.

Превращение переохлаждённого аустенита при непрерывном охлаждении.

При реальных скоростях охлаждения распад аустенита происходит ниже А₁ в интервале температур. Чем больше скорость охлаждения, тем ниже температура начала и конца превращения, и тем дисперснее образующаяся структура.

При охлаждении со скоростью υ₁ образуется перлит, υ₂- сорбит, υ₃- троостит. Бейнит в углеродистых сталях при непрерывном охлаждении не образуется.

При высокой скорости охлаждения υ₄ аустенит превращается в мартенсит, но не до конца, поэтому в закалённой стали кроме мартенсита присутствует остаточный аустенит.

Минимальная скорость охлаждения (υ_к), при которой весь аустенит переохлаждается до точки Mн и превращается в мартенсит, называется критической скоростью закалки.

Критическая скорость закалки зависит от химического состава и размера зерна стали. Для углеродистых сталей она составляет 100-600°С⁄сек. Чем крупнее зерно и больше легирующих элементов, тем меньше критическая скорость закалки. Для легированных сталей она составляет 5-200С⁄сек.

Критическую скорость закалки можно определить по формуле:

где А₁- температура эвтектоидной реакции;

t_min- температура минимальной устойчивости переохлаждённого аустенита;

τ_min- время минимальной устойчивости переохлаждённого аустенита в перлитной области.

Для разработки технологии термической обработки пользуются термокинетическими диаграммами, характеризующими фазовые превращения при непрерывном охлаждении.

Для эвтектоидной стали такая диаграмма имеет вид:

Из диаграммы видно, что для одинакового развития превращения при непрерывном охлаждении требуется больше времени и более низкая температура, чем при изотермическом распаде.

Фазовые превращения при нагреве закалённой стали

(при отпуске)

В результате закалки образуется мартенсит, характеризующийся большим количеством внутренних напряжений в металле. Поэтому после закалки проводится отпуск - нагрев закалённой стали ниже А₁, выдержка при этой температуре и охлаждение с определённой скоростью.