Пережог имеет место, когда температура нагрева приближается к температуре плавления.. при этом зерна границ окисляются , что резко снижает прочность. Пережог – неисправимый брак.

СФЕРОИДИЗИРУЮЩИЙ ОТЖИГ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ.

Инструментальные стали (для режущего, измерительного инструмента и для штампов) содержат углерода от 0,7 до 1,5 % . Высокое содержание углерода обуславливает высокую твердость инструментальных сталей , что затрудняет их обработку резанием. Для снижения твердости такие стали отжигают .

Для заэвтектоидных сталей сфероидизирующий отжиг также подготовляет структуру к закалке.

Наименьшую твердость имеют стали со структурой зернистого перлита, когда цементит перлита имеет округлую форму. Отсюда и название отжига – сфероидизация.

Температура нагрева на 30- 50 градусов выше А1 (727, линия PSK) и относится этот отжиг к неполным (т.к. нагреваем не в чисто аустенитную область , а в область со структурой А + Ц2). При таком нагреве в структуре сохраняется Ц2, который при охлаждении выполняет роль центров кристаллизации сфероидального цементита.

Низкий отжигприменяется в тех случаях, когда структура стали удовлетворительна и необходимо только снять внутренние напряжения, возникающие при кристаллизации или после механической обработки. В этом случае сталь нагревают значительно ниже линии PSK диаграммы Fe-Fe C (200–600 С).

1- полный отжиг, нормализация, закалка;

2- неполный отжиг, закалка;

3- нормализация;

4- отпуск, низкотемпературный отжиг

для снятия напряжений.

Рис.22. Области температур нормального нагрева при ТО. Рисунок на доске.

Нормализация

Нормализация - это разновидность отжига

Температура нагрева составляет :- доэвтектоидные - выше GS; заэвтектоидные – выше SЕ - охлаждение на ВОЗДУХЕ , т.е. с большей скоростью, чем при отжиге .

ЦЕЛЬ нормализации та же, что и при отжиге,. Однако твердость и прочность стали после нормализации выше, чем после отжига (смотри диаграмму изотермического распада аустенита., раз больше скорость, значит распад аустенита будет происходить при более низкой температуре, следовательно будет образовываться более дисперсная феррито-цементитная смесь, имеющая большую твердость). Поэтому в качестве отжигаприменяется только в низкоуглеродистых сталях (доэвтектоидных).

В заэвтектоидных сталях нормализация проводится для устранения цементитной сетки – т.к. при нагреве выше SЕ (попадаем в аустенитную область) цементит полностью растворится в аустените, и при охлаждении на воздухе ( скорость на воздухе больше, чем при охлаждении с печью) Ц не успевает выделиться по границам зерен (а более рассредоточен по всему объему).

. Закалка стали на мартенсит

Закалка –это нагрев доэвтектоидных сталей выше GS, эвтектоидной и заэвтектоидной сталей выше РSК (727) на 30- 50градусов , выдержка при данной температуре и последующее быстрое охлаждение в закалочной среде (обычно вода или минеральные масла). ЦЕЛЬ закалки- получение максимальной твердости и прочности.

Основная структура закаленной стали – это МАРТЕНСИТ, обладающий высокой твердостью и прочностью, но низкой пластичностью и вязкостью.

Характерной особенностью аустенитно-мартенситного превращения является его БЕЗДИФФУЗИОННЫЙ характер. ??? Что же происходит?

При сильном переохлаждении углерод не успевает выделиться из Аустенита (в виде частичек цементита) как в перлитном (диффузионном) превращении. Происходит перестройка γ-Fе (ГЦК) в α-Fе (ОЦК) . При этом весь углерод Аустенита (например в эвтектоидной стали его 0,8%) переходит в решетку α-Fе , искажает (растягивает до параллелепипеда), т.е. происходит мартенситное превращение.

МАРТЕНСИТ – это ПЕРЕНАСЫЩЕННЫЙ твердый раствор углерода в α-Fе. ( Вспомните определение Феррита). Мартенситный кристалл имеет форму тонкой пластины (из-за искаженности решетки углеродом) и под микроскопом имеет вид игл различной толщины. Мартенсит характеризуется высокой твердостью и низкой пластичностью. ??? Влияет ли количество углерода в стали на твердость мартенсита

Чем больше в стали углерода, тем больше пересыщен твердый раствор, больше искажена его решетка, тем выше напряжения и твердость мартенсита.Твердость мартенсита в стали с 0,8 % углерода (эвтектоидная сталь) порядка 60 НRС.

В закаленной на мартенсит стали остается некоторое количество непревратившегося аустенита (чем больше в стали углерода, тем больше количество нераспавшегося аустенита), который называется ОСТАТОЧНЫМ

Охлаждающие среды: масло минеральное, вода, солевой раствор (10% раствор NаСl в воде).

Рассматривая закалку сталей, необходимо ввести такие понятия, как закаливаемость и прокаливаемость.

Закаливаемость – свойство стали приобретать высокую твердость в процессе закалки. Закалке подвергаются стали с содержанием углерода не менее 0,3%. Стали с низким содержанием углерода (до 0,3%) практически не закаливаются и закалка для них не применяется.

Прокаливаемостью называется глубина проникновения закаленной зоны. Отсутствие сквозной прокаливаемости объясняется тем, что при охлаждении сердцевина остывает медленнее, чем поверхность. Прокаливаемость характеризует критический диаметр D , то есть максимальный диаметр детали цилиндрического сечения, которая прокаливается насквозь в данном охладителе.

Отпуск стали

Мартенсит – это неустойчиваяструктура за счет большого запаса внутренней энергии. А, как нам известно, система всегда стремится к минимальному запасу внутренней энергии. И мартенсит, кристаллическая решетка которого искажена большим количеством углерода, можно сравнить с чемоданом битком набитом вещами – состояние чемодана неустойчивое – достаточно небольшого толчка, он откроется и лишние вещи из него выпадут.

Тоже можно сказать и про мартенсит – это неустойчивое состояние и система стремится перейти в более устойчивое равновесное состояние. Нагревание закаленной стали при отпуске облегчает этот переход.

ПРЕВРАЩЕНИЯ ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ ПРИ НАГРЕВЕ (отпуске)

Закаленная сталь со структурой М+ Аост, находится в неустойчивом состоянии и стремится перейти в более устойчивое. Нагревание закаленной стали при отпуске облегчает этот переход.

ОТПУСК всегда проводитсяпосле закалки –для снятия внутренних напряжений, получения более равновесной структуры, которая обеспечивает вязкость и пластичность стали .

ОТПУСКОМ называют нагрев закаленной стали до температур, не превышающих РSК (727)

Превращения при отпуске связаны с процессом распада твердых растворов Мартенсита и А ост с образованием в конечном счете феррито-цементитной смеси .