Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf

раздробленные карбиды. Тепловой эффект рекристаллизации зна­ чительно меньше дорекристаллизационного эффекта, а сама рекри­ сталлизация приводит к весьма небольшому дополнительному разупрочнению стали. Если проанализировать кривые, снятые в ка­ лориметре с тех же деформированных образцов, но нагретых перед калориметрическим исследованием до субкритической температуры (650° С) со скоростью 70 или 1200 град /сек, то можно заметить боль­ шие изменения в их форме. Особенно изменилась величина первого (дорекристаллизационного) эффекта, который в значительной мере реализуется при нагреве до 650° С. Ш 2 т л , г . ш н При скорости 1200 град /сек хорошо сохранился эффект рекристаллизации и в меньшей степени — эффект до- ; 2 рекристаллизационный. Тепловые эф­

фекты в деформированной стали 70 ю

избыточная тепловая энергия, что связано с аннигиляцией оставших­ ся дислокаций и снятием напряжений. Известно, что в критическом

интервале температур такие процессы протекают особенно интен« сивно. Избыточная энергия наклепа, релаксирующая в момент а -> -*• у превращения, уменьшает отрицательный тепловой эффект нонвариантной реакции, в результате увеличивается перегрев в процес­ се самого превращения и начало и конец аустенизации перлита рас-

Рис. 61. Калориметрические кривые нагрева деформированной стали 70

тягиваются на широкий интервал температур. Так можно объяснить большое размытие превращения на интервал температур на кинети* ческих кривых нагрева деформированной стали.

Наконец, с явлением релаксации энергии в процессе а -> у превращения деформированной стали связан прирост дилатометри­

ческого эффекта -у-. Тепловые и объемные эффекты при нагреве

'о

деформированной стали тесно связаны соотношением Зегера — Штелле [143]

[144, 145], что при пластической деформации металлов накопляется избыточный объем. Особенно значительно увеличивается удельный объем при холодной протяжке стали с зернистым перлитом [146]. -Увеличение объема связано с различными дефектами структуры деформированного металла — вакансиями, скоплениями дисло­ каций и микротрещинами. При последующем нагреве напряжения снимаются, скопления дислокаций релаксируют, вакансии и дис­ локации аннигилируют. Все это сопровождается уменьшением объема и выделением тепловой энергии. При скоростном нагреве оба процесса не могут завершиться в докритическом интервале температур, поэтому в области метастабильного перегретого фер­ рита (выше Аг) релаксация усиливается и одновременно с фазовым

формированные образцы с обжатием 5; 15; 30; 50 и 75% исследо­ вались при нагреве в калориметре для определения запасенной энергии наклепа (см. рис. 60). По дилатограммам электронагрева определялась степень снижения критической точки деформирован­ ной стали, т. е. разность At между температурой начала а -> у

превращения в отожженной стали и температурой начала превраще­ ния в деформированной стали в за­ висимости от степени деформации е Д е ф . Величина этого снижения при разных степенях обжатия приведе­ на на рис. 62, б. Если сопоставить снижение с величиной запасенной энергии, то окажется, что зависи­ мость близка к линейной (рис. 63).

Можно сделать вывод, что ве­ личина снижения критической точ­ ки Асх прямо коррелирует с вели­ чиной запасенной энергии деформи­ рованной стали. Однако хорошо известно, что не вся накопленная энергия деформации сохраняется

вобразце к моменту а -> у

превращения, большая ее часть релаксирует в процессе даже очень быстрого нагрева в докритическом интервале температур. Поэтому непосредственное влияние на процесс аустенизации мо­ жет оказывать не вся запасенная энергия наклепа, а лишь та ее часть, которая остается в образце в области критических темпера­ тур. В работе [147] определена величина энергии наклепа, не релаксировавшей после быстрого нагрева образца в субкритический интервал температур (около 650° С).

Образцы стали после холодной деформации подвергались пред­ варительному скоростному отжигу при помощи электронагрева до 650° С со скоростью 70 и 1200 град/сек и охлаждались на возду­ хе. Затем отожженные образцы помещались в калориметр и опре­ делялась величина энергии наклепа, оставшаяся после такой обра­ ботки (см. рис. 63). Легко видеть (табл. 7), что оставшаяся энергия примерно пропорциональна общей энергии наклепа и составляет лишь небольшую долю (около 1/4) исходной запасенной энергии деформированного образца. Это свидетельствует о том, что скорость релаксации избыточных дефектов структуры, возникших при плас­ тической деформации, настолько велика, что основная часть их релаксирует даже при очень быстром нагреве до температур порядка 650° С.

Сопоставление величины снижения критического интервала

виден нелинейный характер этой зависимости. Поэтому остановим*

ся более детально на условиях, при которых избыточная внутренняя энергия системы может привести к снижению критической точки фазового равновесия.

Снижение критической точки ДГ под влиянием энергии внут­ ренних напряжений деформированного металла теоретически рас­ считал Н. С. Фастов [148]:

внутренняя энергия а-фазы в силу каких-либо причин возрастает на величину Де и этот прирост сохраняется при подходе к температуре Т0, то новая точка пересечения Т0, как точка фазового равновесия, снижается на величину AT. Однако заметим, что это возможно только в том случае, если избыточная энергия Де не передается у-фазе (либо новая фаза у нечувствительна к унаследованным