ТЕРМОВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА

В общем случае можно считать, что после расплавления металл находится в неравновесном состоянии. На ско­рость перехода расплава в состояние, которое можно называть равновес­ным, влияют температура, интенсив­ность и продолжительность переме­шивания (при продувке газами, вакуу-мировании, обработке ультразвуком, воздействии электромагнитным полем и т. п.). Нагрев стали до высоких (1700-1800 ºС и более) температур приводит к быстрому достижению равновесного состояния и стабилиза­ции свойств расплава. При относи­тельно низкой температуре скорость перехода в равновесное состояние мала, и для стабилизации свойств рас­плава требуются большие выдержки. На выдержке расплава при высоких температурах основана так называе­мая термовременная обработка.

Остановимся на этом более под­робно. Изучение свойств расплавлен­ных образцов стали показывает, что интенсивность и степень завершенно­сти структурных изменений в распла­ве зависят не только от температуры нагрева, но и от продолжительности выдержки при этой температуре. Для полного протекания всех процессов в расплаве требуется определенное со­четание температуры нагрева и дли­тельности выдержки. Обычно чем ниже температура нагрева, тем боль­шая выдержка ей соответствует.

Уточненный таким образом тем-пературно-временной режим уральс­кие ученые-металлурги Б. А. Баум, Г. В. Тягунов, Г. А. Хасин и др_; назва­ли программной термовременной обра­боткой (ПТВО). Режим ПТВО вклю­чает комплекс мероприятий и основан на детальном анализе температурных зависимостей структурно-чувстви­тельных свойств расплавленной стали и выявлении характерных температурдля данной стали (в том числе t_кр — критической температуры, нагрев выше которой приводит к появлению гистерезиса вязкости), а также анализе влияния длительности выдержки рас­плава при разных температурах¹.

Обширные исследования, прове­денные на Златоустовском и других металлургических заводах, показали, что использование этих теоретических представлений для организации тех­нологии производства ряда легирован­ных марок стали дает хорошие резуль­таты, приводя к улучшению механи­ческих свойств, снижению брака и т. п.

В то же время отмечается, что сущ­ность и причины немонотонного ха­рактера изменения свойств жидких сталей в зависимости от температуры до конца не ясны. Эксперименталь­ные данные показывают, что темпера­тура аномального изменения свойств t_ан и критическая температура t_кр (иногда они совпадают, а иногда очень сильно различаются) зависят не только от состава данной стали, но и от предыстории образца.

Возможной причиной влияния «предыстории» (например, условий выплавки) на свойства выплавленной стали может быть присутствие в ме­талле дисперсной фазы (например, включений тугоплавких оксидов). Эти включения могут попасть в металли­ческую ванну из шихты, при исполь­зовании ферросплавов и других доба­вочных материалов. Настоящий пе­риод характеризуется непрерывным возрастанием доли в шихте высоколе­гированных сталей и сплавов все бо­лее сложного состава. Отходы этих сталей или изделий из них попадают в виде шихты в сталеплавильные агрега­ты. Присутствие мельчайших частичек в металлошихте не контролируется, но может заметно влиять на свойства как жидкого, так и твердого металла. Кро­ме упомянутых трех причин возможны и другие, еще не установленные при чины влияния состава исходных ма­териалов на качество выплавляемой стали.

¹ Более подробно с этой теорией можно ознакомиться в книгах «Жидкая сталь» (Б. А. Баум, Г. В. Тягунов, Г. А. Хасин и др. — М.: Металлургия, 1984. — 206 с.); «Строе­ние и свойства металлических расплавов» (Г. Н. Еланский. — М.: Металлургия, 1991.— 160с.).