HomeОбработка сталиТермическая обработка › Критическая скорость закалки стали

Критическая скорость закалки стали

Критическая скорость закалки сталиОсобенно важной является такая скорость охлаждения, которую называют критической скоростью закалки; ее обозначают обычно vK . Это такая наименьшая из скоростей охлаждения, при которой в закаливаемой стали образуется только мартенсит (без троостита), т. е. происходит лишь одно мартенситное превращение.

 

Нетрудно заметить, что такой скорости охлаждения будет отвечать кривая 8, которая совсем не пересекает С-образную кривую сначала распадения аустенита, а только касается ее, и, следовательно, при этом уже не будет верхнего трооститного превращения в охлаждаемой стали, а произойдет только мартенситное превращение ниже горизонтали М (в точке К).

 

Очевидно, все еще большие скорости охлаждения (например, по кривой 9) будут давать такие же результаты, и потому под критической скоростью закалки (vKp) разумеется предельная наименьшая из всех этих скоростей охлаждения, дающая мартенсит без троостита.

 

На фиг. 148, а видно, что эта скорость определяется перегибом на кривой , который соответствует минимуму устойчивости переохлажденного аустенита; кривая охлаждения, отвечающая критической скорости закалки, должна быть касательной к этому перегибу.

 

Отсюда следует, что если этот перегиб близок к начальной ординате, т. е. аустенит остается устойчивым весьма малый интервал времени, или, как говорят, инкубационный период1 переохлажденного аустенита мал, то кривая охлаждения должна направляться весьма круто, и, следовательно, vKp должна быть большой. Наоборот, с увеличением инкубационного периода, т. е. по мере отодвижения перегиба на кривой вправо от начальной ординаты, кривая vKp будет становиться более пологой, т. е. критическая скорость закалки будет уменьшаться.

 

Дальше мы узнаем, что величина vKp имеет очень важное практик ческое значение, определяя ценные свойства стали закаливаемости и прокаливаемости; поэтому эту скорость необходимо уметь определять.

 

Существует метод математического подсчета vKp, исходя из С-образной кривой [20]. Но проще ее определить экспериментально.

Так называется время до начала распадения переохлажденного аустенита; предполагается, что в этот период происходит некоторая «подготовка» к превращению.

 

 Критические точки при закалке и определение по ним vKp

Определение критической скорости закалки для каждого сорта стали может быть произведено путем наблюдения критических точек превращения при разных скоростях охлаждения.

 

Эти критические точки могут быть определены по кривым охлаждения так же, как равновесная точка Агу 1 при медленном охлаждении, как это можно видеть по схеме фиг. 148, а. Очевидно, всякая кривая охлаждения в точке пересечения с кривой  (начала превращения переохлажденного аустенита) должна иметь перегиб, отвечающий теплоте, выделяемой при соответствующем превращении в перлит, сорбит или троостит. И чем больше скорость охлаждения, тем ниже получается критическая точка превращения.

 

Если изобразить отдельно зависимость положения этих точек от скорости охлаждения, то получится диаграмма, приведенная на фиг. 148, б. При одинаковом масштабе температур на диаграммах  можно видеть наглядно соответствие точек, относящихся к той и другой схеме.

 

Принято обозначать сниженные критические точки, отвечающие образованию метастабильных состояний сорбита и троостита, меткой А г\’ в отличие от равновесной точки, отвечающей получению стабильного перлита, — Агх.

 

Очевидно, между точками Агг и А г нет принципиального различия; обе точки соответствуют переходу аустенита в смесь цементита с ферритом, отличающуюся лишь степенью дисперсности (в зависимости от степени переохлаждения аустенита). При этом, как установлено, цементит во всех случаях получается в форме пластин, образуя структуры, подобные пластинчатому перлиту.

 

Это дало основание к предложению упразднить различие в названиях получаемых состояний при распадении (закаливаемого) охлаждаемого аустенита в смесь и в обозначении соответствующих критических точек. Предлагается все точки обозначать меткой Аг\’, а состояния (структуры) называть везде «перлитом», не выделяя состояний сорбита и троостита.

 

Не отрицая некоторой обоснованности подобного предложения, нужно признать и его несостоятельность, поскольку при нем не делается различия между стабильным состоянием перлита, получаемым при отжиге, и метастабильным — сорбита и троостита, получаемым при закалке. И так как указанное предложение, не является общепринятым, оставляем прежнее обозначение, принятое до сих пор в литературе,

 

а именно, называть перлитом стабильную структуру и состояние, получаемое в результате равновесного превращения, обозначаемого меткой Агг; а метастабильные структуры и состояния, получаемые при ускоренных охлаждениях (закалке), называть сорбитом и трооститом и обозначать критические точки их образования меткой Аг\’.

 

 С помощью обычного пирометра остановка или перегиб, отвечающие критическим точкам на кривой охлаждения, замечаются лишь при сравнительно медленных охлаждениях; при больших же скоростях их можно заметить только с помощью специальных приборов — осциллографов.

При значительных скоростях охлаждения, отвечающих кривым , трооститное превращение (Аг\’), начавшееся в точках , не успевает закончиться (кривые охлаждения не доходят до кривой), и часть не успевшего распасться аустенита попадает в область более низких температур, где происходит мартенситное превращение. Оно начинается в точках е, f и g всегда при одинаковой температуре (для определенного состава стали), независимо от скорости охлаждения.

 

Поэтому критические точки начала этого превращения, обозначенные меткой М, лежат на горизонтальной линии, и если их перенести на диаграмму , то, очевидно, они и здесь расположатся на одной горизонтали, как это и показано.

 

Диаграмма зависимости критических точек закалки от скорости охлаждения была построена раньше того, как изучалось изотермическое распадение аустенита, и точки мартенситного превращения на ней были обозначены меткой Л г\». Позднее, когда трудами русского ученого С. С. Штейнберга при изучении изотермического распадения аустенита на С-образной кривой была установлена горизонталь, отвечающая началу мартенситного превращения , Штейнберг обозначил точки этого превращения буквой М.

 

Таким образом, метка А г\» критической точки мартенситного превращения получила другое обозначение-М, и до последнего времени эти обозначения считались тождественными, что и отмечено на диаграммах.

Следует заметить, что в последнее время метке Аг\» придается иное значение, о чем сказано далее. Итак, при скоростях охлаждения; отвечающих кривым 5, 6 и 7, в стали получаются два превращения: верхнее — трооститное, обозначаемое критической точкой Аг\’, и нижнее — мартенситное, обозначаемое точкой А г\» или М (по Штейнбергу).

 

При еще большей скорости охлаждения  уже не произойдет верхнего превращения, — кривая скорости не пересечет кривую, а только будет касательной к ее перегибу и, следовательно, в стали троостита уже не получится и будет образовываться только мартенсит в нижней точке (К). То же получается и при еще больших скоростях охлаждения.

 

Таким образом, при этих скоростях будут наблюдаться только одни нижние критические точки Аг\» = М без верхних Аг\’, как это показано на диаграмме (фиг. 148, б).

Эти скорости и отвечают закалке на один мартенсит, причем наименьшая из этих скоростей и является критической скоростью закалки (vKp).

1 Есть указания, что точки М иногда могут вначале (при меньших скоростях охлаждения) получаться при немного измененных, повышенных температурах.

 

Определить эту скорость на диаграмме (фиг. 148, б) уже не представляет затруднений: она будет там, где исчезает верхняя точка Л г\’, т. е. соответствует кривой 8.

Очевидно, определение vKp будет тем точнее, чем с меньшим интервалом будет изменяться скорость охлаждения при построении диаграммы (фиг. 148, б).

 

Иногда различают еще так называемую нижнюю критическую скорость закалки, когда только начинает появляться мартенсит: она отвечает на диаграммах фиг. 148 кривой скорости охлаждения 5. Однако под критической скоростью закалки принято обычно понимать указанную выше скорость, соответствующую кривой 8.

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

Comments are closed.