Рост зерна при нагреве металла.

При нагреве стали протекает еще один процесс — рост зерна. Это диффузионный процесс, поэтому скорость его зависит от температуры и времени нагрева. При температуре ниже первой критической точки А1 этот процесс практически неощутим, но даже если и был некоторый рост зерна феррита, то в процессе перлитного превращения зарождаются новые зерна аустенита и новых зерен всегда бывает больше, чем исходных: при перлитном превращении зерно стали измельчается. Таким образом, оценивая влияние условий нагрева на рост зерна стали, можно считать, что рост зерна аустенита происходит при температуре выше Л.

При термической обработке эвтектоидной стали температура нагрева не повышается заметно выше Лс, поэтому рост зерна аустенита, даже если и наблюдается, очень незначителен. К концу нагрева аустенит будет мелкозернистым.

В доэвтектоидной стали рост зерна аустеннта начинается после окончания перлитного превращении и происходит в первую очередь в процессе превращения избыточного феррита: границы первичных зерен аустенита постепенно раздвигаются за счет феррита и к концу процесса аустенита за Цин зерно уже заметно вырастает. Хотя при быстром нагреве, характерном для индукционного метода, времени для роста зерна мало, полностью избежать роста зерна не удается, но даже при нагреве до температуры 950 —1000 С оно не вырастает до значений, характерных для термической обработки с нагревом в печи.

При термической обработке заэвтектоидной стали предотвращают рост зерна аустенита тем, что не добиваются растворения избыточных карбидов и ограничивают температуру нагрева завершением перлитного превращения.

Исключение составляют случаи, когда растворение избыточных фаз обязательно:

1) когда необходимо изменить величину и распределение самих избыточных фаз. например ликвидировать расположение цементита в виде сетки по границам зерен;

2) при закалке высоколегированных инструментальных сталей, чтобы растворить в аустените необходимое количество углерода.

В обоих привете иных случаях трудно избежать заметного роста зерна аустенита.

Индукционный нагрев применяют и при термической обработке чугуна, отличающегося от стали большим содержанием углерода (более 2%) и наличием в структуре свободного углерода в виде графита Как и у стали, металлическая основа у чугуна может быть разной: ферритной, перлитоферритной, перлитной. Графит может располагаться в виде чешуек, разобщающих зерна металлической основы (серый чугун), сфероидов (высокопрочный чугун) и гнезд (ковкий чугун).

При нагреве чугуна в структуре, во-первых, происходят те же фазовые превращения с образованием аустенитов, что и в стали, а во-вторых, свободный графит частично растворяется в аустените.

Фазовые превращения в металлической основе при быстром индукционном нагреве подчиняются тем же закономерностям, которые свойственны сталям, но наличие в чугуне повышенного количества кремния смещает превращения в область повышенных температур.

Растворение графита, являясь диффузионным процессом, также зависит от температуры и скорости наг рева: чем выше температура и длительнее нагрев, тем в большей степени происходит растворение графита и, следовательно, тем больше насыщение аустенита углеродом. Однако растворение графита протекает сравнительно медленно, поэтому если при термической обработке необходимо растворить некоторое количество графита, то для нагрева приходится использовать малые удельные мощности.

32) Решетка совмещенных узлов (РСУ)?

Решетка совмещенных узлов соответствует определенной разориентировке зерен и характеризуется величиной Σ, равной обратной доле совпадающих узлов. Значение Σ можно определить как отношение объема элементарной ячейки РСУ к объему элементарной ячейки кристаллической решетки металла. Чем меньше Σ,тем короче период повторяемости в плоскости границы и, следовательно выше ее упорядоченность. Разориентировка, отвечающие малым Σ т.е. с высокой степенью упорядоченности или совпадения называют специальными. Наличие высокой степени порядка таких границ проводит к резкому отличию их свойств от свойств границ низкоупорядоченных, так называемого общего типа. специальные границы обладают более низкими поверхностным натяжением, низкими активационными параметрами (энергия активации, энтропия активации) и высокими активационными параметрами пограничной диффузии. Из геометрических соображений специальными можно считать границы со сколь угодно большими, но определенного значения Σ. Однако фактически специальными границами можно считать лишь границы, свойства которых отличаются от свойств границ общего типа.

Дата добавления: 2015-08-02