Задание №2
Вычертите строго в масштабе диаграмму изотермического распада аустенита [4, 5] стали. Нанесите на диаграмму кривые, характеризующие скорость непрерывного охлаждения стали от температуры выше точки Ас3 (для доэвтектоидных сталей) или выше Acm (для заэвтектоидных сталей ) на 40°С, соответственно V1 и V2. Опишите происходящие превращения и микроструктуру, приведите схему конечной структуры и твердость стали. Определите числовые значения критической скорости закалки.
Марка стали и числовые значения V1 и V2 записываются в условии задания в соответствии с вариантом из методических указаний [1]. В данном примере: сталь 40ХН, V1 = 150/с, V2 = 1,50/с
Решение. Для нанесения на диаграмму изотермического распада аустенита стали 40ХН кривых, характеризующих скорости охлаждения V1 и V2, необходимо определить начальную температуру и положение нескольких точек в координатах «t-τ» для каждой скорости, т.е. лежащих на заданных кривых. Температура начала охлаждения по условию задачи и в соответствии с диаграммой (рисунок 1.3):
tн = Ас3 + 400 С = 780 + 40 = 8200С.
Определим значения координат точек на кривых охлаждения. Значения времени в секундах от начала охлаждения (τі) выбираем произвольно, а соответствующие им температуры (tі) находим по формуле:
tі = tн - V∙τі.
Для скорости V1 = 150/с:
τ1 = 2 с, t1 = 820 – 15·2 = 7900С
τ2 = 4 с, t2= 820 – 15·4 = 7600С
τ3 = 6 с, t3= 820 – 15·6 = 7300С
τ4 = 8 с, t4= 820 – 15·8 = 7000С
τ5 = 10 с, t5= 820 – 15·10 = 6700С
τ6 = 15 с, t6= 820 – 15·15 = 5950С
τ7 = 20 с, t7= 820 – 15·20 = 5200С
τ8 = 30 с, t8= 820 – 15·30 = 3700С
τ9 = 40 с, t9= 820 – 15·40 = 2200С
Рисунок 1.3 – Диаграмма изотермического распада аустенита стали 40ХН
и кривые охлаждения V1 и V2
|
Для скорости V2 = 1,50/с:
τ1 = 10 с, t1 = 820 – 1,5·10 = 8050С
τ2 = 20 с, t2 = 820 – 1,5·20 = 7900С
τ3 = 40 с, t3 = 820 – 1,5·40 = 7600С
τ4 = 60 с, t4 = 820 – 1,5·60 = 7300С
τ5 = 80 с, t5 = 820 – 1,5·80 = 7000С
τ6 = 100 с, t6 = 820 – 1,5·100 = 6700С
τ7 = 150 с, t7 = 820 – 1,5·150 = 5950С
По построенным кривым проанализируем превращения, происходящие при охлаждении стали 40ХН из аустенитного состояния до комнатной температуры. Точки пересечения линий скорости охлаждения с линиями диаграммы характеризуют температуры и время распада аустенита. При охлаждении со скоростью V1 = 150/с превращение переохлажденного аустенита ниже температуры 6900С (точка 1) начинается с выделения избыточной фазы - феррита. Выделение феррита завершится при температуре 6400С (точка 2), и дальнейшее охлаждение ниже 6400 С вызывает превращение переохлажденного аустенита в мелкодисперсную смесь феррита и цементита (сорбит и троостит). Однако часть аустенита достигнет температуры 3500С (точка 3), не претерпев превращений. Эта часть аустенита в процессе дальнейшего охлаждения претерпевает бездиффузионное мартенситное превращение с образованием мартенсита закалки и некоторого количества остаточного аустенита.
Структура сплава после охлаждения со скоростью V1 = 150/с до комнатной температуры: феррит + сорбит + троостит + мартенсит (и остаточный аустенит). Сталь с такой структурой (рисунок 1.4) имеет неоднородные свойства и твердость HRC 35…50.
|
Рисунок 1.4 – Схема и структуры стали после охлаждения со скоростью V1
При охлаждении со скоростью V2 =1,50/с ниже температуры 7400 С (точка а)
Начинается выделение феррита из аустенита, которое завершается при температуре 6800 С (точка б). Ниже температуры 6800 С начинается превращение аустенита в перлит пластинчатый, полностью этот процесс завершится при температуре 6400 С (точка в). В этом случае при комнатной температуре сталь будет иметь структуру: феррит + перлит и твердость 170…200 НВ (рисунок 1.5).
|
Рисунок 1.5 – Схема структуры стали после охлаждения со скоростью V2
Критическую скорость закалки определяем, используя диаграмму изотермического распада аустенита стали 40ХН (см. рисунок 1.3):
,
где t* и τ* температура и время минимальной устойчивости переохлажденного аустенита.
При охлаждении со скоростью выше критической переохлажденный аустенит претерпевает бездиффузионное мартенситное превращение с образованием структуры мартенсита закалки и сохранением некоторого количества остаточного аустенита.
Дата добавления: 2015-04-07; просмотров: 2151;