Теория термической обработки металлов. Учебник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Теория термической обработки металлов. Учебник

Роль границ зерен в диффузионном превращении возрастает с понижением температуры в связи с тем, что диффузионная подвижность в объеме зерен становится весьма низкой
...
Поэтому структурное несоответствие зародыша и исходной фазы может быть частично или полностью скомпенсировано дислокацией, что служит одной из причин предпочтительного образования на дислокациях зародышей с полукогерентными и некогерентными границами
...
Если зародыш отличается от исходной фазы повышенным содержанием легирующего элемента, то естественно, что ему легче образоваться там, где уже имеется сегрегация этого элемента
...
По этим двум причинам растянутые дислокации, в которых дефект упаковки связывает частичные дислокации, являются местами предпочтительного зарождения новой фазы
...
При превращениях же в твердом состоянии зарождение непосредственно на поверхности включений играет, как правило, второстепенную роль по сравнению с зарождением на разного рода дефектах решетки
...
По этим двум причинам растянутые дислокации, в которых дефект упаковки связывает частичные дислокации, являются местами предпочтительного зарождения новой фазы
...
В отличие от гомогенного зарождения центры фазового превращения при гетерогенном зарождении могут быть резко неоднородно распределены по объему сплава, концентрируясь, например, на границах зерен
...
Но они могут и весьма равномерно распределяться по объему сплава, если места предпочтительного зарождения сами равномерно распределены по объему исходной фазы
...
Изменение числа и характера расположения мест гетерогенного зарождения под воздействием термической обработки, пластической деформации и другими способами является одним из самых эффективных путей регулирования структуры, получающейся при фазовых
...
Однако при определенных условиях зарождается и растет не абсолютно стабильная, а метастабильная фаза, образование которой приводит систему в состояние с относительным минимумом свободной энергии
...
Как известно из курсов физической химии и металлографии, при постоянной температуре каждая из фаз характеризуется своей кривой зависимости свободной энергии от состава этой фазы
...
В общем случае эти составы не отвечают точкам минимума на рассматриваемых кривых, так как условием гетерогенного равновесия в системе, состоящей из более чем одного компонента, является не достижение минимума свободной энергии каждой из фаз, а равенство химических потенциалов компонента в сосуществующих фазах
...
В отличие от гомогенного зарождения центры фазового превращения при гетерогенном зарождении могут быть резко неоднородно распределены по объему сплава, концентрируясь, например, на границах зерен
...
Затем появятся метастабильные фазы с большей энергией образования критического зародыша и в последнюю очередь появится стабильная фаза, так как энергия активации ее образования самая высокая и, следовательно, скорость зарождения самая низкая
...
Таким образом, последовательность образования фаз регулируется не достигаемым уровнем объемной свободной энергии, а величиной энергетического барьера при зарождении новой фазы, который сильно зависит от поверхностной энергии на межфазной границе
...
Если стабильная фаза резко отличается по химическому составу от исходной, то для ее зарождения требуются большие флуктуации концентрации, а для ее роста необходим сравнительно большой диффузионный массоперенос
...
Если в этой же системе возможно существование метастабильной фазы, которая намного ближе по составу к исходной, то ее образование кинетически более выгодно особенно при больших переохлаждениях, когда замедлены диффузионные процессы
...
Вполне очевидно, что вероятность концентрационных флуктуации, необходимых для зарождения цементита, несравненно больше вероятности концентрационных флуктуации, необходимых для зарождения графита
...
КИНЕТИКА ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ Кинетика кристаллизационных процессов в твердом состоянии определяется двумя параметрами — скоростью зарождения центров превращения и линейной скоростью роста из этих центров
...
Кинетика фазового превращения при определенном переохла ждении или перегреве изображается кинетической кривой, которая показывает нарастание количества новой структурной составляющей во времени
...
Можно также закаливать образцы из термостата через определенные промежутки времени и измерять свойства или изучать микроструктуру закаленных образцов при комнатной температуре
...
В этом случае образец с исходной температуры, которая ниже точки фазового равновесия, быстро переносят в термостат с температурой, соответствующей определенной степени перегрева
...
Максимум истинной объемной скорости превращения соответствует точке перегиба на кинетической кривой и достигается примерно тогда, когда половина объема претерпела превращение
...
С практической точки зрения ничтожная степень превращения в инкубационный период не принимается во внимание, поэтому вполне целесообразно говорить о конце инкубационного периода как о начале превращения, всегда мысленно подразумевая, что к
...
Более сложно по диаграмме изотермических превращений анализировать процессы фазовых превращений, протекающие при непрерывном охлаждении, а именно такие процессы и преобладают в практике термической обработки
...
Более сложно по диаграмме изотермических превращений анализировать процессы фазовых превращений, протекающие при непрерывном охлаждении, а именно такие процессы и преобладают в практике термической обработки
...
Для количественного анализа превращений, протекающих при непрерывном охлаждении, следует использовать диаграммы, которые получили название термокинетических
...
Термокинетические диаграммы фазовых превращений строят, используя непрерывное охлаждение образцов, температура которых в период охлаждения записывается, например, осциллографом
...
Другой способ состоит в охлаждении по одинаковому режиму серии образцов, которые в разные моменты времени закаливают в воде, а затем исследуют их структуру или свойства, определяя по ним начало и конец превращения
...
Эта кривая относится к термокинетической диаграмме, на которой можно аналогичным способом построить кривые конца превращений и кривые, соответствующие определенной степени превращения при непрерывном охлаждении с разной скоростью
...
Расхождение в положении одинаковых по смыслу линий термокинетической диаграммы и диаграммы изотермических превращений может быть весьма существенным, как в случае сталей, и небольшим, как в случае дуралюминов
...
При малой толщине плоского зародыша, образование которого связано с удвоением площади границ, выигрыш в объемной свободной энергии достаточен для развития превращения лишь в том случае, если новая граница когерентная
...
По мере роста зародышей их граница из когерентной становится некогерентной и сдвиговый механизм сменяется нормальным механизмом роста аустенитных зерен
...
После исчезновения свободного феррита на месте его зерен концентрация углерода в аустените понижена и идет процесс выравнивания состава внутри аустенитных зерен
...
Здесь нет противоречий с общей теорией фазовых переходов, так как принципиально фазовое превращение может развиваться при любой малой степени перегрева выше температуры равновесия
...
Скорость всех процессов аустенитизации, имеющих диффузионную природу, пропорциональна коэффициенту диффузии углерода в аустените и градиенту концентраций
...
С повышением температуры экспоненциально растет коэффициент диффузии и увеличивается перепад концентраций Сь — Са в соответствии с расхождением линий
...
Хотя скорость диффузии углерода в аустените на несколько порядков больше, чем у легирующих элементов, его концентрация не может выровняться до тех пор, пока не исчезнет градиент концентраций легирующих элементов
...
Рассмотренные процессы аустенитизации играют важную роль при скоростном индукционном нагреве, когда время пребывания стали в области температур аустенитизации очень мало
...
Следовательно, при быстром нагреве до высоких температур и коротких выдержках можно получать мелкое аустенитное зерно, что важно для термообработки со скоростным нагревом
...
Основной причиной этого действия легирующих элементов считается образование труднорастворимых в аустените карбидов и оксидов, которые являются барьерами для растущего зерна
...
Разные плавки стали одной марки могут сильно различаться по склонности к росту аустенитного зерна, так как они содержат разные количества мельчайших примесей, карбидов, окислов, сульфидов и нитридов, затрудняющих рост зерна
...
Следовательно, склонность стали к росту зерна при нагреве зависит не только от ее состава по основным компонентам, но и от металлургического качества, технологии производства, т
...
СТРУКТУРНАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ АУСТЕНИТА При охлаждении всех углеродистых и большинства легированных сталей аустенит претерпевает перлитное, мартенситное или бейнитное превращение
...
Когда аустенит при охлаждении стали претерпевает перлитное превращение и не возникает видманштеттовой структуры, образующиеся зерна избыточного феррита и колонии перлита не имеют строго закономерной кристаллографической ориентировки по отношению к решетке исходного аустенитного зерна
...
В этом случае колонии перлита и зерна избыточного феррита не образуют единого кристаллографически упорядоченного комплекса в пределах объема исходного аустенитного зерна, внутри которого при последующем нагреве стали возникает много разориентированных один относительно другого зародышей аустенита, и его зерно получается более мелким, чем исходное
...
Такое измельчение зерна в температурной области, где нет никаких фазовых превращений, происходит в результате зарождения новых зерен аустенита в большом числе мест в пределах объема каждого восстановленного зерна
...
Если в наследуемом крупном зерне аустенита имеется достаточно высокая плотность дислокаций, то это и обусловливает развитие первичной рекристаллизации, центры которой зарождаются одним из известных способов
...
рекристаллизация, приводящая к устранению структурной наследственности, Окончание фазового превращения и первичная рекристаллизация аустенита могут быть разделены температурным интервалом в десятки и даже сотни градусов
...
В заключение следует сказать, что очень ценная возможность устранения наследственности крупнозернистой структуры только с помощью термообработки свойственна не всем полиморфным металлам
...
Перлитное превращение Основное превращение, протекающее во время охлаждения при отжиге стали, — это эвтектоидный распад аустенита на смесь феррита с карбидом
...
При эвтектоидном превращении аустенита увеличивается удельный объем, падает электросопротивление и сталь переходит из парамагнитного в ферромагнитное состояние
...
На исследовании изменений этих физических свойств основаны соответственно дилатометрический, электрический и магнитный методы определения времени начала и конца превращения
...
Магнитометрический метод позволяет количественно определять степень превращения аустенита в любой момент изотермической выдержки, так как интенсивность намагничения образца пропорциональна количеству ферромагнитной альфа
...
При эвтектоидном превращении аустенита увеличивается удельный объем, падает электросопротивление и сталь переходит из парамагнитного в ферромагнитное состояние
...
На исследовании изменений этих физических свойств основаны соответственно дилатометрический, электрический и магнитный методы определения времени начала и конца превращения
...
Магнитометрический метод позволяет количественно определять степень превращения аустенита в любой момент изотермической выдержки, так как интенсивность намагничения образца пропорциональна количеству ферромагнитной альфа
...
При утолщении же ферритной пластины, практически не содержащей углерода, он оттесняется в аустенит, в результате чего создаются благоприятные условия для появления новых цемен
...
Рост перлитной колонии контролируется диффузионным перераспределением углерода параллельно фронту превращения в объеме аустенита и прямо по границе перлитной колонии
...
печью со скоростью несколько градусов в минуту, сорбит —г при охлаждении на воздухе со скоростью несколько десятков градусов в минуту, троостит — при охлаждении в масле со скоростью несколько десятков градусов в секунду,
...
Весьма условное подразделение перлитных структур на собственно перлит, сорбит и троостит, хотя и устарело, но продолжает использоваться, особенно в практике термической обработки стали
...
При достаточно большом переохлаждении образование избыточной фазы в виде самостоятельной структурной составляющей полностью предотвращается и сталь неэвтектоидного состава приобретает чисто квазиэвтектоидную структуру
...
Медленный рост кристаллов видманштеттова феррита по сравнению с ростом мартенсита предположительно объяснен тем, что, в отличие от легко скользящей когерентной границы мартенсит
...
Предполагается, что равноосные зерна феррита растут путем нормальной диффузионной перестройки решетки с неупорядоченным переходом атомов через границу у
...
Во второй гипотезе учитывается, что рельеф на шлифе не обязательно вызывается сдвиговым превращением, а наблюдается у ряда сплавов и при нормальном превращении
...
Предполагается, что равноосные зерна феррита растут путем нормальной диффузионной перестройки решетки с неупорядоченным переходом атомов через границу у
...
Эти выделения не только очень дисперсны и потому значительно упрочняют феррит, но и сильнее сопротивляются коагуляции при длительном нагреве по сравнению с частицами карбида, выделившимися из мартенсита при отпуске стали
...
Объясняется это тем, что в доэвтектоидном феррите плотность дислокаций и субграниц, ускоряющих диффузию и соответственно коагуляцию, меньше, чем в отпущенной стали
...
Намеренное создание структуры с доэвтектоидным ферритом, пронизанным дисперсными межфазными выделениями карбидов, — это интересное новое направление упрочнения сталей
...
Для получения такой структуры сталь следует нагревать до растворения специального карбида в аустените и ускоренно охлаждать, чтобы избежать обычного выделения карбида прямо из аустенита до начала формирования доэвтектоидного феррита
...
Образование специального карбида с высоким содержанием углерода и карбидообразующего легирующего элемента требует большого диффузионного перераспределения в аустените обоих компонентов карбида
...
Растворенные в аустените легирующие элементы не только сами имеют малый коэффициент диффузии, иногда в десятки и сотни тысяч раз меньше, чем у углерода, но некоторые из них
...
Так как с увеличением переохлаждения уменьшается межпластиночное расстояние, то при одинаковой скорости охлаждения легированная сталь после перлитного превращения оказывается прочнее
...
Если же одной из целей отжига является уменьшение напряжений в детали сложной конфигурации, то следует проводить охлаждение с печью почти до комнатной температуры
...
Улучшению качества поверхности и большей ломкости стружки низкоуглеродистых сталей способствует структура с крупными колониями пластинчатого перлита, которую и получают при высокотемпературном отжиге, увеличивающем зерно
...
Выравнивание состава в аустените снизит концентрацию углерода в нем около выпуклых стенок канавки, и так как аустенит здесь окажется ненасыщенным по отношению к цементиту, то цементит растворится и границы его спрямятся
...
Это в свою очередь вызовет нарушение равновесия сил поверхностного натяжения у выхода субграниц, последующее восстановление равновесия при углублении канавки и т
...
Как показало электронномикроскопическое просвечивание фольг, цементитные пластины делятся не только при их ускоренном растворении у выходов субграниц, но и в местах повышенной плотности дислокаций в цементите
...
Выравнивание состава внутри аустенита приводит к повышению его концентрации около участков границы с большим радиусом кривизны, где аустенит пересыщается и выделяет цементит
...
В результате градиент концентраций в аустените восстанавливается и процесс растворения цементита в участках с меньшим радиусом кривизны границы и выделения его в участках с большим радиусом кривизны приводит к округлению частиц
...
Рассмотренные механизмы деления пластин и сфероидизации частиц одной фазы, находящейся в равновесии с твердым раствором, — общие для сплавов на разных основах
...
Изотермический отжиг Малая степень переохлаждения аустенита, необходимая при отжиге, может быть получена не только при непрерывном охлаждении стали с печью
...

Электроэрозионная обработка металлов
Справочник газосварщика и газорезчика
Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: Учеб. пособие
Теория термической обработки металлов. Учебник
Новые сварочные источники питания: Сб. науч. тр.
Общетехнический справочник
Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Теория термической обработки металлов. Учебник