агріванні в доевтектоїдної стали стали відбувається наступним чином.
Сталь в міжфазному стані являє суміш фаз фериту і карбідів змінного складу Cr. При нагріванні кілька вище критичної точки АС1 (700 С) на кордоні феритної і цементітной фаз починається перетворення, що приводить до утворення низкоуглеродистого аустеніту, в якому розчиняється цементит (мал. 5 б-р). Утворений аустеніт хімічно не однорідний. Концентрація вуглецю в аустеніт на кордоні з цементитом значно вище, ніж на кордоні з ферритом.
Перетворення протікає швидше, ніж розчинення цементиту, тому коли вся - фаза (ферит) перетворюється на - фазу (аустеніт), цементит ще залишається рис.5, д). Після розчинення всього цементиту перетворення закінчується рис. (5, г), але утворився аустеніт має не рівномірну концентрацію вуглецю, що зменшується від центру до периферії зерна. Тільки після подальшого підвищення температури або додаткової витримки. Аустеніт в результаті дифузії вуглецю стає однорідним по всьому об'єму.
В
В
Хром і нікель знижують критичну точку Ас, 700 С і зменшують схильність зерна аустеніту до зростанню, тому легована сталь 20ХН3А є спадково дрібнозернистої.
5.2. Розпад переохолодженого аустеніту.
В
Розпад аустеніту відбувається при температурі нижче 700 С (критична точка Ас1), коли вільна енергія вище вільної енергії продуктів його перетворення. Від ступеня переохолодження залежить швидкість перетворення і будови продуктів розпаду. На рис.6 наведені режими термічної обробки сталі 20ХН3А.
В
Рис.6. Діаграма ізотермічного розпаду стали 20ХН3А.
Режими охолодження p> V1 - ізотермічний відпал;
V2-гарт безперервна;
перлітна перетворення. Розпад аустеніту з утворенням перліту є дифузійним процесом і розвивається в результаті флуктуації складу (неоднорідності в розподілі вуглецю).
Як будь дифузійний процес розпад аустеніту відбувається шляхом виникнення зародків (Ч. з.) І зростання їх з певною швидкістю (с. р.). p> У аустените, що опинився у нерівноважному стані при температурі нижче А1, вуглець дифундує до найбільш дефектним місцям кристалічної решітки, до місць скупчення вакансій поблизу меж зерен. Тому зародки цементиту утворюються по межах зерен аустеніту.
Зростання зародків цементиту відбувається внаслідок дифузії вуглецю з прилеглого аустеніту, що призводить до збіднення вуглецем аустеніту, навколишнього утворилися пластинки цементиту, і сприяє перетворенню його ферит за рахунок поліморфного перетворення решітки г.ц.к. в о.ц.к. Таким чином відбувається зростання перлітних колоній.
Структура стали 20ХН3А наведена на рисунку 7:
В
Рис.7. Мікроструктура стали 20ХН3А після ізотермічного відпалу. br/>
5.3. Мартенситне перетворення.
При великому переохолодженні (вектор V2) вуглець не встигає виділитися з з твердого розчину (аустеніту) у вигляді частинок цементиту, як це відбувається при утворенні перліту. Решітка-заліза перебудовується в решітку-заліза. Вуглець залишається внутрішньо-заліза, в результаті чого виходить пересичений твердий розчин вуглецю в-залозі.
Значне пересичення-заліза вуглецем викликає зміну об'ємно-центрованої кубічної решітки в тетрагональную, Елементарної осередком якої є прямокутний паралелепіпед, рис.8:
В
Рис.8. Кристалічна осередок мартенситу.
Атоми вуглецю в такій комірці розташовуються в междоузлиях (що характерно для твердого розчину впровадження) або в центрі підстави (сторона а), або в середині подовжених ребер (Сторона с). Ступінь тетрагонального:
с/а = 1.08
Мартенсит є перенасиченим твердим розчином впровадження вуглецю в-залозі.
Мартенситне перетворення протікає нижче температури 400 араллельних пластинок фериту і цементиту характеризується для всієї перлітної області. неоднор С для стали 20ХН3А.
Для зняття внутрішніх напружень в сталі проводять відпустку при температурі 200-300 С.
При першому перетворенні з пересичені-розчину (мартенсит) виділяється вуглець, тому тетрагонального решітки зменшується і співвідношення осей з/а наближається до одиниці. Зміст вуглецю в мартенсіті знижується, він виділяється у вигляді дрібних пластинок карбіду заліза, званого (епсілан) - карбідом (FeхC), що має гексагональну решітку формулу, близьку з Fe2C.
Утворився в Внаслідок першого відпустки мартенсит називається мартенситом відпустки. Він являє собою суміш пересиченого твердого розчину вуглецю в-залозі неоднорідною концентрації і карбіду, ще не повністю обособившийся від решітки мартенситу.
В
Рис.9. Мікроструктура стали 20ХН3А після відпустки. p> 5.4. Механізм освіти і будова цементованного шару.
Дифузія вуглець в сталі виникає не тільки, якщо вуглець знаходиться в атомарному стані, одержуваному при дислокації газів, що містять вуглець (СО, СН4 та ін)
СН4
- аустеніт;
атомарний в...
