Кривая C термообработки: Все, что вам нужно знать | MachineMFG

Кривая C термообработки: Все, что нужно знать

0
(0)

Принцип термической обработки

Трансформация стали во время нагрева

Трансформация стали во время нагрева

С-кривая

С-кривая - это инструмент, используемый для анализа трансформации микроструктуры углеродистой стали при охлаждении после нагрева до образования аустенита.

Существует два метода охлаждения стали в процессе термообработки:

  • Изотермическое преобразование охлаждения: Этот процесс включает в себя охлаждение стали, нагретой до образования аустенита, до определенной температуры ниже линии А1 с относительно высокой скоростью, а затем ее изоляцию, чтобы аустенит мог претерпевать структурные изменения при постоянной температуре.
  • Переход к непрерывному охлаждению: Это означает непрерывное снижение температуры, происходящее со временем в процессе охлаждения.

В практическом производстве чаще всего используется метод непрерывного охлаждения.

1. Метод охлаждения стали во время термической обработки

Кривая изотермического превращения переохлажденного аустенит в эвтектоидной стали

a. Высокотемпературный переход

Сайт аустенит эвтектоидной стали охлаждается до температуры от A1 до 550°C, что приводит к образованию перлитной структуры в процессе изотермического превращения. Это превращение аустенита в перлит происходит в результате попеременного зарождения и роста феррита и цементита, как показано на рис. 3-7.

Образование перлита

Во-первых, на границе зерен аустенита образуется ядро кристаллов цементита.

Сайт содержание углерода цементита выше, чем у аустенита, что приводит к поглощению атомов углерода из окружающего аустенита.

В результате содержание углерода в близлежащем аустените снижается, создавая условия для образования феррита и превращения этой части аустенита в феррит.

Низкая растворимость углерода в феррите означает, что избыток углерода должен быть перенесен в прилегающий аустенит по мере его роста, что приводит к увеличению содержания углерода в прилегающей области аустенита и создает условия для образования нового цементита.

В ходе этого процесса аустенит в конечном итоге полностью превращается в перлитную структуру с чередующимися слоями феррита и цементита.

Для образования перлита необходимо перемещение атомов углерода, причем расстояние перемещения определяет ширину перлитных ламелей. При высоких температурах движение атомов углерода происходит более интенсивно, что приводит к увеличению ширины перлитных ламелей.

Напротив, при низких температурах атомы углерода перемещаются с трудом, поэтому перлитные ламели более плотные. Микроструктура, преобразованная от 727°C до 650°C, является перлитом.

Структура, полученная в результате преобразования между 650°C и 600°C, известна как сорбит, который также называют мелкозернистым перлитом. Преобразование между 600°C и 550°C приводит к образованию троостита, который также известен как очень тонкий перлит.

Эти три типа перлитных структур различаются только расстоянием между ламелями и не имеют принципиальных отличий.

b. Промежуточный температурный переход

Продукты изотермического превращения аустенита в заэвтектоидной стали от переохлаждения до температуры в диапазоне от 550°C до 240°C относятся к бейнитной структуре. Верхний бейнит образуется в верхней части этого температурного диапазона, а нижний бейнит - в нижней. Нижний бейнит обладает повышенной твердостью и прочностью, а также лучшей пластичностью и вязкостью. Однако верхний бейнит не имеет практического применения.

c. Низкотемпературный переход

Атомы углерода в аустените очень трудно сдвинуть ниже 240°C.

Аустенит претерпевает только изоморфное превращение, переходя от гранецентрированной кубической (y-железо) структуры к телецентрированной кубической (α-железо).

Все атомы углерода в исходном аустените остаются в телецентрированной кубической решетке, в результате чего образуется перенасыщенное α-железо.

Этот пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе называется мартенситом.

Сохранившийся аустенит

Когда аустенит эвтектоидной стали охлаждается до 240°C (MS), он начинает превращаться в мартенсит.

По мере снижения температуры количество мартенсита увеличивается, а количество переохлажденного аустенита уменьшается.

К моменту, когда температура достигает -50°C (MF), переохлажденный аустенит полностью превращается в мартенсит.

Таким образом, структура между MS и MF состоит из мартенсита и сохранившийся аустенит.

Из-за разницы в содержании углерода мартенсит имеет две формы.

Мартенсит с высоким содержанием углерода приобретает игольчатую форму, называемую игольчатым мартенситом.

Мартенсит с низким содержанием углерода, напротив, имеет пластинчатую форму и называется пластинчатым мартенситом.

ТканиСодержание углерода (%)Механические свойства
HRC(Mpa)ak
Дж/см2
Ψ(%)
Низкий уровень углерода0.240~4515006020~30
Высокоуглеродистая1.260~6550052~4

Таблица 4-5 Сравнение свойств низкоуглеродистой мартенситной стали 15MnVB и закалка и отпуск сталь 40Cr

Марка стали15MnVB40Cr
ГосударствоСостояние закалки и отпуска низкоуглеродистого мартенсита
HRC4338
σo.2/МПа1133800
σb/МПа13531000
δ5(%)12.69
φ(%)5145
ak/Jcm-29560
ak(-50℃)/J.cm-270≤40

(2) Непрерывное охлаждение

Рис. 3-9 Кривая превращения при охлаждении эвтектоидной стали

a. Охлаждение с помощью печи

Когда кривая охлаждения пересекается с линией начала перлитного превращения, начинается превращение аустенита в перлит.

Когда кривая охлаждения пересекается с конечной линией перехода, преобразование завершается.

В результате преобразований, происходящих в перлитной области, формируется перлитная структура.

b. Охлаждение в воздухе

В результате быстрого охлаждения превращение происходит в сорбитовой области с образованием феррита в качестве продукта превращения.

c. охлаждение масла

Кривая охлаждения пересекается только с линией начала перлитного превращения (в зоне трооститового превращения), но не пересекается с линией конца.

В результате превращается только часть аустенита, что приводит к образованию троостита в качестве продукта превращения. Оставшаяся часть аустенита превращается в мартенсит при охлаждении до линии MS.

Наконец, смешанный структура мартенсита и получен троостит.

Это относится к продукту, охлажденному в масле.

d. Водяное охлаждение.

Из-за быстрой скорости охлаждения кривая охлаждения не пересекается с линией начала перлитного превращения.

При охлаждении ниже линии начала мартенситного превращения аустенит превращается в мартенсит.

Сравнение между кривой непрерывного охлаждения и изотермической кривой C

Кривая непрерывного охлаждения находится в нижней правой части изотермической кривой C, имеет более низкую температуру превращения P и большую продолжительность.

Эвтектоидная и гиперэвтектоидная сталь имеет линию окончания Р-преобразования, но не имеет В-преобразования при непрерывном охлаждении.

Для гипоэвтектоидной стали переохлаждение в определенном диапазоне температур при непрерывном охлаждении может привести к частичному превращению в B.

Определение кривой превращения при непрерывном охлаждении является сложной задачей, поэтому многие стали до сих пор не имеют такой информации.

В практической термообработке процесс непрерывного превращения при охлаждении часто оценивается по кривой C.

Сравнение кривой TTT и кривой CCT эвтектоидной углеродистой стали

Кривая TT гипоэвтектоидных и гиперэвтектоидных сталей

2. Твердость стали

(1) Концепция прокаливаемости

Твердость стали означает глубину, на которую сталь может быть закалена при закалке, что является характеристикой стали.

Во время закалки скорость охлаждения на разных участках заготовки различна.

Поверхность остывает быстрее всего, превосходя по скорости критическая скорость охлаждения для образования мартенсита. В результате мартенситная структура образуется после закалки.

По мере уменьшения скорости охлаждения к центру, если скорость охлаждения на определенной глубине от поверхности опускается ниже критической скорости охлаждения, необходимой для образования мартенсита в стали, то заготовка не будет полностью закалена, так как после закалки будет присутствовать немартенситная структура.

(2) Влияние закаливаемости на механические свойства

Механические свойства сталей с хорошей прокаливаемостью равномерны по всему сечению, в то время как механические свойства сталей с плохой прокаливаемостью изменяются по сечению. Механические свойства, особенно вязкость, уменьшаются по мере приближения к центру.

Рис. 5-53 Сравнение механических свойств сталей с различной прокаливаемостью после закалки и отпуска

a) Закаленный вал

b) Незакаленный вал

(3) Определение и выражение прокаливаемости

Существует несколько методов определения прокаливаемости. Наиболее широко используемым методом, как указано в GB225, является испытание на закалку в конце для конструкционной стали. В этом испытании измеряется толщина закаливаемого слоя.

Другим часто используемым показателем прокаливаемости является критический диаметр. Это значение представляет собой максимальный диаметр полумартенситной структуры (50%), который может быть достигнут в центре стали после закалки в охлаждающей среде. Он обозначается как Do.

Метод закаливания сверху

Критический диаметр закалки

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх