HomeОбработка сталиТермическая обработка › Отжиг стали на мелкое зерно

Отжиг стали на мелкое зерно

Отжиг стали на мелкое зерноЭтот вид отжига, очевидно, должен производиться в случае, если в исходной стали наблюдается крупное зерно, как известно сопровождаемое пониженными механическими качествами (особенно пределом упругости и ударной вязкостью).

 

Крупное зерно в стали получается или в литом, необработанном состоянии, когда наблюдаются даже зерна первичной кристаллизации, или в состоянии так называемого перегрева, получаемого при слишком высокой температуре нагрева стали.

 

В обоих случаях распознать крупнозернистую структуру стали не представляет затруднений как по границам зерен (часто не попадающих целиком в поле зрения микроскопа даже при малых увеличениях), так и по особой, характерной структуре, сопровождающей всегда крупное зерно и называемой видманштеттовой структурой (иногда просто «видманштеттом»). Она характеризуется тем, что феррит и перлит в доэвтектоидных сталях располагаются особым образом, как показано, например, на фиг. 139 и 140; в мягкой стали перлитные островки имеют вытянутую форму пластин и располагаются друг к другу под углом.

 

То же можно сказать про ферритные участки в стали средней твердости и твердой. Таким образом, характерам признаком видманштеттовой структуры является некоторая направленность структурных составляющих, имеющих прямолинейные очертания и часто пересекающихся друг с другом, иногда с образованием как бы правильных треугольников.

 

В заэвтектоидных сталях подобное расположение принимает избыточный цементит, главным образом в литых сталях (фиг. 141).

 Следует заметить, что в сталях, особенно мягких, претерпевающих превращения, связанные 8-фазой происходит грануляция, т. е. образование новых зерен («грануль»), из первичных зерен-дендритов, затвердевших из жидкости. Следовательно, в литой, необработанной стали наблюдаются иногда не первичные дендриты, а гранули, которые обычно несколько меньше первичных зерен-дендритов, но все же имеют крупные размеры. Так что литая сталь всегда получается крупнозернистой.

 

По имени исследователя, впервые наблюдавшего и описавшего аналогичное строение метеорного железа. Оригинальное расположение структурных составляющих в видманштеттовой структуре вызывает вопрос о причине ее образования. Характер расположения структурных составляющих избыточного феррита или цементита наводит на мысль, что эти составляющие выделены по направлениям, отвечающим плоскостям спайности исходных кристаллов аустенита.

 

Очевидно, к этим плоскостям и приноравливается выделение составляющих, когда зерна аустенита велики. В случае же мелких зерен аустенита избыточные фазы выделяются лишь между зернами,, образуя сетку феррита или цементита. Причина образования видманштеттовой структуры до сих пор определенно не выяснена.

 

Структура литых (необработанных) сталей бывает иногда настолько крупной, что видманштетт в ней виден макроструктурно.  Структуры перегретой стали аналогичны, хотя и имеют иногда несколько менее крупное зерно, чем у литой стали.

 

Отжиг на мелкое зерно доэвтектоидных сталей. Размельчение крупного зерна в сталях основывается на том же процессе перекристаллизации, как и в чистом железе (§ 11), т. е. обусловливается аллотропическим переходом а-железа в Т-железо и образованием при этом мелких зерен.

 

Окончательный переход  происходит в доэвтектоидных сталях в точках Ас%, т. е. после полного превращения всей стали в аустенит и уничтожения феррита. Очевидно, полученный при этом аустенит (как 7-фаза) станет мелкозернистым, и при последующем охлаждении сталь останется тоже мелкозернистой, какие бы превращения ни произошли с нею при охлаждении.

 

Необходимым условием для сохранения в аустените мелкого зерна является незначительное превышение точки Асг (примерно на 30-50°), так как при повышении температуры аустенита зерно его растет.

 

Итак, для доэвтектоидных сталей способ проведения отжига на мелкое зерно (который часто называют размельчающим отжито м) заключается в следующем:

1) нагрев стали до температур, немного превышающих точку Лс3;

2) выдержка до полного перехода всей структуры в аустенит;

3) охлаждение.

 

Очевидно, если при отжиге преследуется цель только размельчения зерна, главнейшим фактором является температура нагрева, а скорость охлаждения не существенна. 1

Понятно, что наряду с получением мелкого зерна в стали исчезает видманштеттово строение и структура становится нормальной, сетчатой, как на фиг. 93-95 (если охлаждение было медленным).

 

Размеры зерен (сетки) при этом будут приноровлены к размерам зерен аустенита, из которого они образовались, потому что выделяющийся из аустенита феррит располагается обычно по границам зерен исходного аустенита, давая ясно выраженную сетку, окаймляющую расположенный внутри перлит. Так бывает в твердых доэвтектоидных сталях.

В эвтектоидных же сталях, когда образуется один перлит, последний представляет зерна, которые обычно получаются несколько более мелкими, чем зерна исходного аустенита.

Отжиг на мелкое зерно заэвтектоидных сталей.

 

В этих сталях, в отличие от доэвтектоидных, аллотропический переход а -7 происходит только в точке Аси т. е. при превращении эвтектоида — перлита в аустенит, и, следовательно, для размельчения зерна достаточно нагреть сталь с небольшим превышением лишь точки Ас, (7231° Действительно, такой нагрев дает размельчение зерна, ж> только при условии, если в структуре стали предварительно не существовала цементитная сетка вокруг зерен аустенита.

 

При нагреве только немного выше Ас, эта сетка не уничтожается,, и хотя внутри нее и произойдет перекристаллизация, но сетка цементита будет как бы фиксировать исходную структуру, и цель отжига не будет достигнута. Для достижения ее нужно предварительно растворить сетку путем нагрева выше точки Асст (линия SE) и быстро охладить (в масле или воде), чтобы сетка не успела вновь образоваться.

 

Только после этого можно уже получить во всей массе стали мелкое зерно путем нового нагрева выше Асу. Скорость охлаждения, как показали наблюдения, оказывает некоторое влияние на уменьшение зерна, однако весьма незначительное.

Длительная выдержка при температуре нагрева (ниже Аст) дает выделения избыточного цементита в виде округленных включений, и структура отожженной стали будет представлять мелкозернистый перлит с более крупными округлыми образованиями избыточного цементита. Температуры нагрева, которых следует придерживаться для получения мелкозернистости в стали, указываются для различных случаев термической обработки, поскольку в практике большей частью требуется иметь мелкое зерно в изделии, независимо от того, подвергается оно закалке или отжигу.

 

Область этих температур нормального нагрева показана на фиг. 143; она распространяется примерно на 50° выше критических точек Ас\\, а для заэвтектоидных сталей при существовании цементитной сетки требуется двойной нагрев (сперва выше Асст и затем выше АсА).

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.