HomeОбработка сталиТермическая обработка › Старение мягкой стали

Старение мягкой стали

Старение мягкой сталиСтарение мягкой стали (дисперсионное твердение) Этот вид старения замечается лишь в мягких сталях, содержащих небольшое количество углерода, которые в практике часто рассматриваются как простое железо.

 

Однако сплав в этом случае нельзя рассматривать как простой металл, так как процесс старения обусловливается присутствием углерода, растворенного в феррите, предел насыщения которого изображается линией PQ на диаграмме Fe-С системы .

 

Здесь содержание С изменяется от 0,03% при 723° до 0,008 % при нормальной температуре, и согласно реакции 10 при медленном охлаждении должно происходить выделение третичного цементита, если в стали содержится более 0,008% С.

 

Если такую сталь, например, содержащую 0,02% С нагреть выше линии PQ до состояния одного феррита (например, до 700°) и после некоторой выдержки закалить, т. е. быстро охладить, то при нормальной температуре получится феррит — твердый раствор, содержащий 0,02% С. Этот феррит будет неустойчивым (закаленным), так как избыток углерода сверх 0,008% будет стремиться выделиться из решетки «-железо в виде третичного цементита (Цш).

 

Процесс этого выделения представляет собой старение сплава, причем это старение особенно характерно проявляется в повышении твердости закаленного сплава с течением времени.

Повышение твердости при этом процессе объясняют двумя причинами:

1) атомы избыточного углерода в своем стремлении выделиться из решетки твердого раствора смещаются в ней .и искажают ее;

2) образующиеся мельчайшие выделения Цш представляют дисперсную фазу, которая до известного предела, называемого к р и-тической степенью дисперсности, производит увеличение твердости («твердение») сплава.

 

Так как в данном случае на повышение твердости влияют главным образом дисперсные частички фазы, выделяемой из закаленного твердого раствора, такой процесс старения принято называть дисперсионным т в е р д е н и е м.

Этот вид старения, очевидно, может происходить во всех системах, где по диаграмме состояний имеется линия насыщения твердого раствора, отвечающая уменьшению предела растворимости при охлаждении. С примерами дисперсионного твердения, представляющего весьма важный процесс обработки сплавов, ознакомимся далее.

Дисперсионное твердение может получаться в железе и стали не только от выделения дисперсного карбида, но и от других соединений (нитридов, фосфидов и т. п.). На это явление было указано ранее , где говорилось об изменении свойств железа при возврате и о синеломкости. Следует заметить, что деформация металла может способствовать усилению явления старения, и оба процесса часто протекают в сплавах одновременно, как это и наблюдается в железе при синеломкости.

 

Отметим еще, что процесс дисперсионного твердения или старения при нормальной температуре иногда протекает очень медленно и твердость в течение этого времени не достигает максимального значения. Тогда сплав несколько подогревают и процесс ускоряется.  показана кривая II повышения твердости при нагреве до 50° той же стали, старение которой при 20° показано кривой .

 

Сопоставление кривых показывает, насколько быстрее и интенсивнее происходит дисперсионное твердение при нагреве.

Такое старение, которое протекает при небольшом нагреве сплава, принято называть искусственным в отличие от естественного, происходящего при атмосферной (комнатной) температуре.

 

По существу искусственное старение закаленного сплава представляет уже его низкий отпуск; но так как с понятием отпуска большей частью связывается представление о снижении твердости закаленного сплава, а при старении обычно твердость повышается, то в практике принято делать различие между обоими понятиями, и искусственным старением называют процесс нагрева закаленного сплава, сопровождающийся повышением его твердости, а отпуском  тоже нагрев, но с понижением твердости. Очевидно, при отпуске температура нагрева должна быть обычно выше, чем при искусственном старении. Границу же между ними установить трудно.

 

Чтобы установить связь между отпуском и старением, укажем, что, согласно сказанному выше, твердость сплава повышается лишь до тех пор, пока дисперсные выделения не достигли определенных размеров, соответствующих критической степени дисперсности. Свыше этих размеров твердость закаленного сплава будет понижаться.

 

При нагреве мягкой стали дисперсные выделения (Ц1П) будут укрупняться (коагулировать) тем быстрее, чем выше температура, и. при известных температурах стадия повышения твердости может пройти настолько быстро, что практически будем замечать лишь понижение твердости, т. е. дисперсные частички мгновенно превзойдут по размерам критическую степень дисперсности. Такие температуры нагрева и будут отвечать уже отпуску сплава, а не старению.

 

 ход изменения твердости при повышении температуры нагрева до 100, 150, 200 и 300°. Здесь видно, что при 150° стадия старения уже неуловима и получается сразу снижение твердости, т. е. отпуск.

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

Comments are closed.