ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термическая обработка стали из "Общая химия 1986" Применяются различные виды термической обработки, придающие стали различные свойства. Важнейшими являются закалка и отпуск. [c.662] Закалка осуществляется нагреванием стали до температуры, несколько превышающей температуру превращения перлита в аустенит, выдержкой при этой температуре и быстрым охлаждением. Закалка придает стали твердость, прочность, но в то же время делает ее хрупкой. Поэтому закаленную сталь обычно подвергают еще одной операции — отпуску. Он состоит в нагревании стали до температуры, при которой еще не достигается превращение в аустенит, выдержке при этой температуре и сравнительно медленном охлаждении. Отпуск — конечная операция термической обработки, В результате закалки и отпуска, проводимых по заданному режиму, сталь получает требуемые механические свойства. [c.662] Аналогично протекают превращения в случае стали, содержащей большие количества углерода, например, 1,4 %. Такая сталь состоит из перлита и цементита. При 727 °С перлит превращается в аустенит, содержащий 0,8 % углерода (точка 3), а при дальнейшем нагревании цементит растворяется в аустените. По достижении точкп 4 цементггг исчезает, а содержание углерода в аустените становится равным 1,4 %. [c.662] Часть диаграммы состояния системы железо — углерод. [c.663] Процессы, протекающие при медленном охлаждении аустенита, обратны только что рассмотренным. Но при быстром ее охлаждении эти процессы, связанные с диффузией атомов углерода и железа, не успевают присходить. В результате сталь оказывается в неравновесном состоянии. [c.663] При охлаждении аустенит делается термодинамически неустойчивой фазой при температурах ниже 727 °С термодинамически устойчив перлит или перлит с избытком феррита или цементита. Чем больше переохлаждение, тем больше разность энергий Гиббса аустенита и перлита, стимулирующая превращение. Но, в то же время, чем больше переохлаждение (т, е, чем ниже температура), тем медленнее протекает диффузия атомов, В результате одновременного действия этих противоположных тенденций скорость превращения аустенита в перлит оказывается максимальной при небольших переохлаждениях, т. е. при медленном понижении температуры. При больших же переохлаждениях, при быстром снижении температуры скорость диффузионных процессов приближается к нулю и превращение становится невозможным. Однако кристаллическая решетка железа перестраивается при любой скорости охлаждения, так что в результате понижения температуры у-железо превращается в а-железо. Таким образом, в основе закалки стали лежит превращение аустенита в пересыщенный твердый раствор углерода в а-железе. Эта фаза носит название мартенсита, будучи термодинамически неустойчивой, она не находит отражения на диаграмме состояния. [c.663] Если в равновесном состоянии растворимость углерода в а-железе при 20 °С не превышает 0,0025 %, то в мартенсите его содержится столько же, сколько в исходном аустените, Мартенситное превращение не сопровождается диффузионным перераспределением углерода, т, е, перемещение атомов углерода и железа не превышают в ходе этого превращения межатомных расстояний. Пропсходит лишь перестройка кубической гранецентрированной решетки у-железа в кубическую объемноцентрированную (а-железо). Однако сохранение в повой решетке атомов углерода приводит к ее искажению, а точнее говоря, к превращению в тетрагональную с отношением осей, незначительно отличающимся от единицы. При содержании углерода в стали выше 0,5 % часть аустенита не испытывает превращения и сохраняется в закаленной стали. [c.663] Мартенсит обладает высокой твердостью, возрастающей с увеличением содержания углерода. Его твердость обусловлена очень тонкой неоднородностью строения, препятствующей передвижению дислокаций. Но в то же время, в связи большими внутренними напряжениями, возникающими при его образовании, мартенсит хрупок. Поэтому закаленная сталь тверда, но хрупка. [c.663] При отпуске мартенсит и остаточный аустенит частично распадаются. При этом степень превращения мартенсита и структура образующихся продуктов зависят от температуры нагрева при отпуске. [c.663] Отпуск, проводимый прп 500—680°С, называется высокотемпературным, или высоким. При этн.х темисратурах происходит рост кристаллитов карбида железа — тонкие пластинки его укрупняются и приобретают округлую форму. Высокий отпуск повышает вязкость стали прочность и твердость ее немного снижаются, но остаются все же значительными. При высоком отпуске создается наилучшее соотношение механических свойств стали. Поэтому закалка с высоким отпуском называется улучшениелг стали. Улучшение — основной вид термической обработки конструкционных сталей (см. стр. 665). [c.664] Вернуться к основной статье