Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf

предварительном подогреве образцов до температуры около 700° С [811. Например, при температуре 800° С это различие составляет 3,5—4 сек для отожженной стали 45 (см. рис. 29, а). Применение внешнего нагрева [81] не позволило также превысить температуру 820° С ввиду очевидной невозможности «подавить» развитие превраще­ ния в процессе прогрева образца, что еще раз подтверждает преиму­ щество электронагрева при исследовании кинетики аустенизации стали.

Рассмотренные кинетические условия образования аустенита в доэвтектоидной стали служили хотя и наглядным, но все же косвен-

избыточного феррита отожженной стали в процессе перекристалли-- зации при скоростном нагреве. Прямые данные можно было полу­ чить только при помощи скоростного рентгенографирования стали в процессе превращения по методу, применявшемуся для изучения эвтектоидной стали. С этой целью при исследовании записывались интерференции линий (211)а и (31 l ) v сталей с 0,28 и 0,46% углерода при скоростях нагрева от 100 до 500 град/сек в отожженном и зака­ ленном исходных состояниях [66]. Изменение параметров кристал­ лических решеток при нагреве синтетической стали с 0,29% угле­ рода приведено на рис. 31. При нагреве отожженной стали со ско­ ростью 100 град/сек первые признаки аустенита появляются в области 780° С (рис. 31, а). Этот аустенит весьма неоднороден и, если судить по величине параметра кристаллической решетки, содержа­ ние углерода в нем колеблется в пределах 0,6—0,9%. По диаграмме

вполне стабильный. При повышении температуры до 1050—1100° С неоднородность аустенита уменьшается. Начиная от 915—920° С, когда исчезает а-фаза, появляется аустенит с содержанием углеро­

•При нагреве со скоростью 500 град/сек (рис. 31, б) первые интер­ ференции аустенита удается обнаружить около 800° С. Содержание углерода в первых порциях аустенита составляет 0,4—0,6%, т. е. близко к ожидаемому по диаграмме равновесия. В закаленном сплаве (см. рис. 31, в) аустенит появляется при несколько меньшей темпе­ ратуре, по сравнению с отожженным образцом. Содержание угле­ рода в первых порциях колеблется от 0,6 до 0,9%, затем состав аустенита быстро выравнивается, интенсивность линий у-фазы рез­ ко возрастает, а ширина их уменьшается. В области температур 900—920° С происходит фактически полная гомогенизация, линии а-фазы исчезают при более низкой температуре (870—880° С).

Подобное изменение кристаллических решеток происходит при нагреве стали, содержащей 0,46% С. В отожженной стали первые признаки уфазы фиксируются при 780—790° С. Содержание угле­ рода составляет 0,6—0,8%. При повышении температуры неодно­ родность аустенита уменьшается, одновременно снижается среднее содержание углерода за счет растворения избыточного феррита. При температуре 1050—1060° С аустенит гомогенизируется.

В закаленной стали 45 аустенит образуется при температуре 750—760° С, содержание углерода около 0,9%. При повышении температуры параметр кристаллической решетки аустенита умень­ шается и около 850° С содержание углерода приближается к сред­ ней концентрации его в стали.

Как видим, концентрационные условия образования аустенита при быстром нагреве стали не нарушают требований стабильной диа­ граммы равновесия. Следовательно, сделанный на основании дила­ тометрического анализа вывод о том, что в этих условиях метастабильный аустенит не образуется, подтверждается.Вместе с тем, как и следовало ожидать, данные рентгенографирования не подтвердили предположение о превращении феррита в области температур 1100° С [30], поскольку при температурах около 920°С во всех случаях следы а-фазы полностью исчезали.

ОСОБЕННОСТИ СКОРОСТНОЙ АУСТЕНИЗАЦИИ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛЕЙ

При медленном равновесном нагреве основная особенность аусте­ низации заэвтектоидной стали состоит в том, что образовавшийся при температуре эвтектоидного превращения аустенит в дальнейшем растворяет избыточный цементит вплоть до температуры Аст, опре­ деляемой линией SE диаграммы. В таком аустените никогда не бы­ вает участков с концентрацией углерода, большей средней его кон­ центрации в стали, и цементит полностью исчезает в структуре, ког­ да температурная кривая пересекает линию SE диаграммы состояния железо — цементит. При скоростном нагреве эта схема может в той или иной степени нарушиться. Исходя из чисто формальных сооб­ ражений, можно было бы заранее предположить, что при быстром:

удалось обнаружить лишь при нагреве со скоростью 3000 град/сек. При более высоких скоростях его, по-видимому, можно ожидать и в доэвтектоидной стали. Эвтектическая реакция в заэвтектоидных сталях с анормальным перлитом при сравнительно медленном печном нагреве была обнаружена с помощью металлографического анализа значительно раньше К. П. Буниным [61 ].

Итак, на основании рассмотрения скоростной аустенизации стали можно сделать общий вывод о том, что во всех случаях превращение эвтектоидной части структуры происходит вследствие диффузии.

выше 900° С—.бездиффузионное превращение избыточного феррита, у заэвтектоидной стали — диффузионное превращение перлита и при температуре выше 1130° С — превращение цементито-аустенитной смеси в расплавленный эвтектический чугун (эвтектическая реакция). Эти превращения можно отразить на диаграмме состояния в виде двух горизонтальных линий: для бездиффузионного превращения на уровне около 920 — 950° С (см. рис. 1), для эвтектической реак­ ции на уровне около 1200° С (см. рис. 35). На рис. 36 схематически изображена своеобразная диаграмма фазовых превращений стали

Таким образом, можно считать, что скоростная аустенизация и за­ эвтектоидных углеродистых сталей носит диффузионный характер.

ГОМОГЕНИЗАЦИЯ АУСТЕНИТА

Изучение гомогенизации аустенита имеет важное значение, так как

необходимо знать при решении практических задач термообработ­ ки стали.

Гомогенизации аустенита при нагреве стали посвящено много ис­ следований [86—90]. Большинство из них проводилось при нагреве

Рис. 37. Кинетические кривые образования аустенита при на­ греве стали 45 в процессе изотермической выдержки при различ­ ных температурах:

о — по данным измерения твердости, б — по рентгеновским данным.

образцов в печах или ваннах. И. Н. Кидин изучал этот вопроо при нагреве токами высокой частоты (ТВЧ) со скоростями, применя­