5. Превращение мартенсита в перлит.

Имеет место при нагреве закаленных сталей. Превращение связано с диффузией углерода.

Мартенсит закалки – неравновесная структура, сохраняющаяся при низких температурах. Для получения равновесной структуры изделия подвергают отпуску.

При нагреве закаленной стали происходит ряд процессов.

При температурах до 200 С происходит перераспределение углерода в мартенсите. Образуются пластинки  – карбидов толщиной несколько атомных диаметров. На их образование углерод расходуется только из участков мартенсита, окружающих кристаллы выделившихся карбидов. Концентрация углерода на этих участках резко падает, тогда как удаленные участки сохраняют исходную концентрацию углерода. Такой тип распада мартенсита называется прерывистым. Таким образом, имеем структуру с неравномерным распределением углерода – это мартенсит отпуска. При этом несколько снижается тетрагональность решетки.

При нагреве до 300 С идет рост образовавшихся карбидов. Карбиды выделяются из мартенсита и он обедняется углеродом. Наблюдается снижение тетрагональности решетки и внутренних напряжений. Структура – мартенсит отпуска.

При нагреве до 400 С весь избыточный углерод выделяется. Карбидные частицы полностью обособляются, приобретают строение цементита и начинают расти. Форма этих частиц приближается к сферической. Высокодисперсная смесь феррита и цементита называется троостит отпуска.

При нагреве выше 400 С изменение фазового состава не происходит, изменяется только микроструктура. Имеет место рост и сфероидизация цементита. Наблюдается растворение мелких и рост крупных карбидных частиц.

При температуре (550…600) С имеем сорбит отпуска. Карбиды имеют зернистое строение. Улучшаются свойства стали.

При температуре (650…700) С получают более грубую ферритно- цементитную смесь – перлит отпуска (зернистый перлит) (рис. 13.9).

а	б	в	г
Рисунок 13.9 – Микроструктуры продуктов распада мартенсита (х600): мартенсит отпуска (а); троостит отпуска (б); сорбит отпуска (в); перлит отпуска (г).

14. Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска

14.1 Основы технологии термической обработки

При разработке технологии необходимо установить:

- режим нагрева деталей (температуру и время нагрева);

- характер среды, где осуществляется нагрев и ее влияние на материал стали;

- условия охлаждения.

Режимы обработки назначают в соответствии с диаграммой состояния и диаграммой изотермического распада аустенита.

Нагрев может осуществляться:

- в нагревательных печах (топливных или электрических);

- в соляных ваннах;

- в ваннах с расплавленным металлом;

- пропусканием через изделие электрического тока;

- электромагнитной индукцией.

С точки зрения производительности, нагрев с максимальной скоростью уменьшает окалинообразование, обезуглероживание и рост аустенитного зерна. Однако необходимо учитывать перепад температур по сечению, что ведет к возникновению термических напряжений. Если растягивающие напряжения превысят предел прочности или предел текучести, то возможно коробление или образование трещин. Скорость нагрева тем выше, чем менее легирована сталь, однороднее ее структура, проще конфигурация.

Скорость нагрева принимается (0,8…1,0) мин на 1 мм сечения. Время выдержки принимается около 20 % от времени нагрева.

Среда нагрева, при использовании печи с газовой средой, может оказывать на сталь различное действие:

- окисляющее (О₂, СО₂, Н₂О);

- восстанавливающее (СО, СН₄);

- обезуглероживающее (О₂, Н₂);

- науглероживающее (СО, СН₄);

- нейтральное (N₂, инертные газы).

Окисление с образованием окалины (Fe₂O₃), препятствует получению высокой и равномерной твердости при закалке, приводит к изменению размеров, требует увеличения припусков на механическую обработку.

Обезуглероживание (выгорание углерода в поверхностном слое металла) способствует появлению мягких пятен при закалке и возникновению растягивающих напряжений в поверхностном слое, снижающих усталостную прочность.

На рис. 14.1 показаны температурные области нагрева при термической обработке сталей.