Вопрос 1. Структурно-фазовые превращения в стали в результате термической обработки

Любой вид термической обработки состоит из комбинации четырёх основных структурно-фазовых превращений, в основе которых лежат стремления системы к минимуму свободной энергии.

К этим превращениям относятся:

1) Превращение при нагреве перлита в аустенит (П → А), происходящее при нагреве выше критической температуры А ₁ (выше линии PSK), при которой минимальной свободной энергией обладает аустенит А

Fe _α (C) + Fe₃C → Fe _γ (C).

2) Превращение при медленном охлаждении аустенита в перлит (А → П), происходящее при охлаждении ниже температуры А ₁ (ниже линии PSK), при которой минимальной свободной энергией обладает перлит:

Fe_γ(C) → Fe _α (C) + Fe₃C.

3) Превращение при быстром охлаждении аустенита в мартенсит (А → М), происходящее при быстром охлаждении ниже температуры нестабильного равновесия

Fe_γ(C) → Fe _α (C)′.

4) Превращение мартенсита в перлитные структуры (М → П), происходящее при любых температурах, т. к. свободная энергия мартенсита больше, чем свободная энергия перлита

Fe _α (C)′ → Fe _α (C) + Fe₃C.

Превращение перлита в аустенит

Согласно левой нижней части диаграммы железоуглеродистых сплавов при нагреве стали превращение перлита в аустенит происходит при температуре А ₁ (линия PSK, температура 727ºC). Превращение перлита в аустенит в точном соответствии с диаграммой состояния «Fe-Fe₃C» происходит лишь при очень медленном нагреве. Превращение основано на диффузии углерода (C), сопровождается полиморфным превращением железа Fe _α → Fe _γ, а так же растворением цементита в аустените.

При нагреве доэвтектоидной стали (исходная структура феррит + перлит) и переходе через критическую точку А ₁ перлит превращается в аустенит, т. е. образуется структура феррит + аустенит. При дальнейшем повышении температуры феррит постепенно превращается в аустенит, и по достижении температуры, соответствующей критической точке А ₃ (линия GS), структура стали состоит из однородного аустенита.

На скорость превращения перлита в аустенит влияют многие факторы: температура нагрева, скорость нагрева, дисперсность исходной структуры, пластинчатая или зернистая форма цементита, химический состав стали.

Температура нагрева определяет время превращения, так как с увеличением степени перегрева уменьшается размер критического зародыша аустенита, увеличиваются скорость возникновения зародышей и скорость их роста.

Механизм превращения перлита в аустенит представлен на рис.1.

Рис.1. Механизм превращения перлита в аустенит.	Рис. 2. Схема изменения зерна перлита в зависимости от температуры нагрева аустенитного зернаэ

Дата добавления: 2015-07-25