Термообработка

Термообработка (ТО) любого сплава заключается в нагреве деталей до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении с различной скоростью с целью получения требуемой структуры и механических свойств (рис. 2.4). При нагреве стали чуть выше критических температур, соответствующих линии GSE (рис. 2.1), за счет перекристаллизации феррито-перлитной структуры в аустенитную образуется мелкозернистая структура, которая при последующем охлаждении фиксируется (рис. 2.6). Изменяется и внутренняя структу-

Рис. 2.3. Микроструктуры чугунов ( × 200):

а – доэвтектического; б – эвтектического; в – заэвтектического

Рис. 2.4. Графики термической обработки

Рис. 2.5. Температурный интервал для нагрева углеродистой стали при закалке (за-

штрихованная зона)

ра зерен. Чем выше скорость охлаждения при ТО, тем выше дисперсность внутризеренных структур и прочность сплава, но ниже пластичность. При сравнительно медленном охлаждении из аустенитного состояния, которое осуществляется при отжиге или нормализации, происходит выделение цементита в виде пластин, что связано с диффузионными превращениями. Диффузия необходима для повышения концентрации углерода в месте образованияцементита до 6, 67 %. Начало и окончание процесса выделения цементита на рис. 2.7 показывают кривые 1, 2. Чем выше скорость охлаждения, тем тоньше пластинки цементита, т. е. больше дисперсность структуры. Минимальной скорости V1 соответствует грубая пластинчатая структура – перлит. При скорости V2 образуется пластинчатый сорбит. При ещё большей скорости охлаждения получается очень мелкодисперсная структура пластинчатого троостита. При определенной достаточно высокой скорости охлаждения, которая называется критической Vкр, диффузионные процессы не могут происходить вследствие переохлаждения сплава до низких температур. Однако в результате полиморфных превращений происходит перекристаллизация структуры и твёрдый раствор аустенит превращается в пересыщенный раствор углерода в α железе. Такая структура называется мартенситом, а бездиффузионное превращение называется мартенситным. На рис. 2.7 линия Мн соответствует

началу, Мк – окончанию мартенситных превращений.

Рис. 2.6. Изменения микроструктуры эвтектоидной стали при нагреве и охлаждении c

различной скоростью (V3 > V2 > V1)

Аустенит устойчивый

Рис. 2.7. Диаграмма изотермического превращения аустенита:

1 – начало распада аустенита, 2 – окончание процесса распада аустенита;

П – перлит, С – сорбит, Т – тростит, М – мартенсит