Оптимальные закалочные температуры до- и заэвтектоидных сталей

При увеличении скорости охлаждения аустенит переохлаж­дается до температур, при кото­рых происходит его бездиффу­зионное превращение и образу­ется мартенсит (НВ 600-650). Мартенсит стали представляет собой пересыщенный твердый * раствор углерода в -железе и имеет тетрагональную кристал­лическую решетку. Превраще­ние аустенита в мартенсит про­исходит в интервале температур (рис. 9.2), который зависит от содержания углерода и леги­рующих элементов. Экспериментально построенные для всех сталей термокинетические диаграммы позволяют определить минимальную скорость охлаждения, называемую критической скоростью закалки Vкр, при которой аустенит привращается только в мартенсит при температуре Мн и ниже.

Рис. 9.2. Зависимость темпе­ратуры начала (Мн) и конца (MJ мартенситного превра­щения от содержания угле­рода в стали

Термокинетическая диаграмма - важная характеристика, позволяющая предсказывать вид фазового превращения и возможную структуру стали в зависимости от скорости ее охлаждения. Итак, при охлаждении стали со скоростью, большей Vкр.- неравновесная фаза - пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в Fе(альфа). Кристаллы мартенсита, имея пластинчатую форму, растут с огромной скоростью, равной скорости звука в стали (примерно 5000м/с). Их росту препятствует граница зерна аустенита или ранее образовавшаяся пластина мартенсита. Происходит закономерная перестройка решетки, при которой атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются на расстояния, не превышающие межатомные. При этом перестройка происходит по тем кристаллографическим плоскостям исходной модификации, которые по строению одинаковы, а по параметрам близки к определенным плоскостям кристаллической решетки образующей фазы, т.е. выполняется принцип структурного и размерного соответствия. Для мартенситного превращения характерно, что растущие кристаллы мартенсита когерентно связаны с кристаллами исходной фазы (соприкасаются по той поверхности кристалла, которая является общей для их кристаллических решеток). При нарушении когерентности решеток интенсивный упорядоченный переход атомов из аустенита в мартенсит становится невозможным, и рост кристалла мартенсита прекращается. Мартенсит имеет тетрагональную пространственную решетку. Свойства мартенсита сталей

от количества растворенного в нем углерода. Мартенсит имеет очень высокую твердость, равную или превышающую 60HRC, при содержании углерода, большем 0.4%. С увеличением количества углерода возрастает хрупкость мартенсита. Мартенситное превращение в сталях сопровождается заметным увеличением объема, меняются и другие физические свойства стали.

Рис. 9.1. Термокинетаческая диаграмма стали 45

Доэвтектоидные стали подвергают полной закалке: опти­мальной является температура нагрева, превышающая точку /Цrfa 30...50°С Заэвтектоидные стали подвергают неполной закал­ке: оптимальной является температура нагрева, превышающая точку Af. на 30...50°С зависят (рис. 9.4). При неполной закалке заэвтектоидной стали в структуре сохраняется цементит, который по­вышает твердость и износостойкость. Неполная закалка для до-эвтектоидной стали не рекомендуется, так как зерна избыточ­ной фазы феррита понижают твердость стали. Для получения однородного аустенита к моменту охлаждения при закалке нуж­на определенная выдержка.

Рис. 9.4. Оптимальные температуры нагрева под закалку для довтектоиндных и заэвтектоидных сталей: Ф - Феррит, А - аустеннт; Цц - вто­ричный цементит; П — перлит