Андрей Смирнов
Время чтения: ~8 мин.
Просмотров: 0

Ферриты (оксиферы)

Зернистый перлит

Микроструктура эвтектоид-ной углеродистой стали после сфероиди-зирующего отжига. Зернистый перлит. х500.

Зернистый перлит ( рис. 6.26) в инструментальных сталях обычно получают путем нагрева сталей до температуры 750 — 770 С ( немного выше, чем Aci) и последующего медленного охлаждения или изотермической выдержки при субкритической температуре 650 — 680 С. При нагреве до температуры, лишь немного превышающей критическую, даже в доэвтек-тоидных сталях сохраняются нераспавшиеся мелкие карбидные частицы, которые при охлаждении или изотермической выдержке выполняют роль центров кристаллизации сфероидального цементита.

Зернистый перлит обладает лучшими механическими свойствами, чем пластинчатый. Перлит по своим механическим свойствам занимает промежуточное положение между ферритом и цементитом. Сталь с содержанием углерода 0 83 % имеет чистую перлитную структуру.

Зернистый перлит может быть получен из пластинчатого также при нагреве немного ниже критической точки Acv но при этом требуется очень длительная выдержка, в связи с чем такой режим отжига практически невыгоден.

Зернистый перлит имеет более высокую твердость, чем пластинчатый.

Зернистый перлит ( степень дисперсности); ХЮОО; 10 баллов.

Структура литой стали.

Получение зернистого перлита достигается специальным видом отжига, близким по своему режиму к неполному отжигу. Сталь нагревают немного выше Ас с последующим охлаждением сначала до 700 С, затем до 550 — 600 С и далее на воздухе.

Структура зернистого перлита получается лишь при том условии, если при нагреве ( фиг. Поэтому при отжиге на зернистый перлит нагрев не должен превосходить А тый перлит получается с большим трудом.

Оценку зернистого перлита проводят по согласованным эталонам.

Структуру зернистого перлита должны иметь инструментальные стали, так как такая структура обеспечивает хорошую обрабатываемость и меньшую склонность к образованию трещин при закалке.

Структура зернистого перлита в холоднокатаной стали является признаком хорошей штампуемости листовой стали.

При грубопластинчатом и зернистом перлите превращение раздваивается ( фиг.

Отжигу на зернистый перлит подвергают также тонкие листы и прутки из низко — и среднеуглеродистой стали перед холодной штамповкой или волочением для повышения пластичности.

Отжигу на зернистый перлит подвергают эвтектоид-ные и заэвтектоидные стали. Для отжига сталь нагревают на 20 — 30 выше критической точки Ас ( см. рис. 40) и после выдержки при рабочей температуре в течение 3 — 5 час.

Контроль ферритной фазы

Особенность влияния ферритной фазы на образец проявляется при небольших изменениях содержания этого показателя (несколько процентов). Могут существенным образом измениться конечные свойства изготовленной стали. Поэтому практически все образцы подвергаются проверке.

Этот процесс регламентируется ГОСТ Р 53686-2009. В нём приведен порядок, как должен осуществляться контроль содержания ферритной фазы.На основании этого стандарта должна проходить проверка, которая должна определить следующие показатели:

  • содержание ферритной фазы;
  • процент этого показателя;
  • ферритное число.

Цементит: формы существования

Так называют соединение углерода и железа. Это компонент чугуна и некоторых сталей. В него входит 6,67% углерода.

В его кристалл входит несколько октаэдров, они расположены друг по отношению к другу с некоторым углом. Внутри каждого из них расположен атом углерода. В результате такого построения получается следующая картина – один атом вступает в связь с несколькими атомами железа, а железо в свою очередь связано с тремя атомами этого элемента.

Кристаллическая решетка цементита

У этого вещества имеются  все свойства, которые присущи металлам – электропроводность, своеобразным блеском, высокая теплопроводность. То есть, смесь железа и углерода, ведет себя как металл. Этот материал обладает определенной хрупкостью. Большая часть его свойств определена сложным строением кристаллической решетки.

Этот материал плавится при 1600 градусах Цельсия. Но на этот счет существует несколько мнений, одни исследователи считают, что его температура плавления лежит в диапазоне от 1200 до 1450, другие определяют, что верхний уровень равен 1300 °С.

Первичный цементит

Металлурги разделяют три типа этого вещества – первичный, вторичный, третичный.

Диаграмма железо-цементит

Первичный, получается из жидкости при закалке сплавов, которые содержат в себе 5,5% углерода. Первичный имеет форму в виде крупных пластин.

Вторичный

Этот элемент получается из аустенита при охлаждении последнего. На диаграмме этот процесс этот процесс можно видеть по диаграмме Fe – C. Цементит представлен в виде сетки, размещенной по границам зерен.

Третичный

Этот тип, является производным от феррита. Он имеет форму иголок.

В металлургии существуют и другие формы цементита, например, цементит Стеда и пр.

Другие структурные составляющие в системе железо углерод

Перлит

Перлит – это механическая смесь, которая состоит из феррита и цементита. Ледебурит представляет собой переменный раствор.

Перлит

При температуре от 1130 и до 723 °С в его состав входят аустенит и цементит. При более низких температурах он состоит из аустенит заменяет феррит.

Получение — зернистый перлит

Структура литой стали.

Получение зернистого перлита достигается специальным видом отжига, близким по своему режиму к неполному отжигу. Сталь нагревают немного выше Ас с последующим охлаждением сначала до 700 С, затем до 550 — 600 С и далее на воздухе.

Для получения зернистого перлита ( цементита в виде зерен) производят Сфероидизирующий отжиг, который состоит из нагрева стали до температуры несколько выше линии PS / C ( точка ACt), длительной выдержки ( 5 — 6 ч) и последующего медленного охлаждения. После такого отжига пластинчатый цементит превращается в зернистый.

Для получения зернистого перлита ( цементита в виде зерен) производят Сфероидизирующий отжиг, который состоит из нагрева стали до температуры несколько выше линии PSK ( точка Ас), длительной выдержки ( 5 — 6 ч) и последующего медленного охлаждения. После такого отжига пластинчатый цементит превращается в зернистый.

Структура литой стали.

Особенно важным для получения зернистого перлита является точное соблюдение температурного режима, так как при очень медленном охлаждении зернистый перлит получается с крупными зернами, а часто с отдельными, пластинками перлита, а при быстром охлаждении образуется мелкозернистый ( точечный) перлит.

Применяется с целью получения зернистого перлита и снижения твердости для улучшения обрабатываемости резанием стали с содержанием О 0 6 % и некоторых марок средне-углеродистой легированной стали. Например, с целью применения высоких скоростей резания при черновом и чистовом точении и предварительном фрезеровании деталей, изготовленных из стали 35ХГС, применяется сфероидизирующий отжиг при 780, в результате которого получается структура зернистого перлита.

Неполный отжиг применяется для улучшения обрабатываемости резанием и получения зернистого перлита в структуре заэвтектоид-ных сталей.

После ковки валки подвергаются отжигу для предотвращения образования флокенов и получения зернистого перлита. Мелкие валки диаметром до 210 мм проходят отжиг одновременно с улучшением в состоянии поковки.

Структура закаленной ( о и термоциклированной ( б стали 01Н18К10М5 — ВД.

В таком состояний сталь не может быть обработана резанием — требуется отжиг для получения зернистого перлита. Существуют два способа отжига: изотермический сфероидизирующий отжиг с длительной выдержкой при постоянной температуре и маятниковый отжиг, когда производят кратковременные выдержки попеременно выше и ниже температуры А. Такая структура зернистого перлита достигается в результате 3-кратного ускоренного нагрева в печи до температуры на 30 — 50 С выше точки Ас, охлаждения на воздухе до температуры 600 — 620 С и последующего быстрого охлаждения в воде. Сталь с такой структурой хорошо обрабатывается различными способами резания, а после окончательной закалки и низкого отпуска имеет повышенную износостойкость.

Схема изотермического и МИЧеСКОЙ обработки ДЛЯ ИС.

Неполный отжиг заэвтектоидных сталей называют также сфероидизацией, так как это — основной способ получения зернистого перлита. Выше отмечали, что для получения зернистого перлита нагрев должен не на много превосходить критическую точку Ас, в противном случае получается пластинчатый перлит. Структурой зернистого перлита должны обладать инструментальные стали, так как это обеспечивает хорошую обрабатываемость режущим инструментом и малую склонность к перегреву при закалке.

Для получения высокой прочности и пластичности нередко отливки из перлитного высокопрочного ковкого чугуна подвергают отжигу для получения зернистого перлита. Отжиг применяют для отливок с повышенным содержанием марганца и хрома ( 0 8 — 1 5по Мп, 0 15 — 0 2596 Сг), исключающих при отжиге процесс графитизации. Отжиг проводят при температуре 720 — 740 С с последующим охлаждением на воздухе.

Отличие группы III состоит лишь в более высокой температуре нагрева под отжиг и более длительной изотермической выдержке для получения зернистого перлита.

Присутствие в железоуглеродистых сплавах

Чугуны

Ледебуритная смесь возникает, для чистых железоуглеродистых сплавов в интервале концентраций углерода от 2 ,14% до 6,67 %, что соответствует чугунам. Механизм образования ледебурита в доэвтектических (левее точки эвтектики, соответствующей 4,3 углерода, на диаграмме железо-углерод), эвтектических и заэвтектических (правее точки эвтэктики) чугунах различается.

в доэвтектических чугунах

При охлаждении жидкой фазы состава доэвтектического чугуна первым начинает кристаллизоваться аустенит, вследствие чего состав жидкой фазы начинает смещаться в сторону увеличения концентрации углерода (ввиду меньшей растворимости углерода в аустените). По достижении точки эвтектики (4,3 % углерода, 1147 °C) начинается кристаллизация эвтектики — ледебурита. В процессе дальнейшего охлаждения чугуна в интервале температур от 1147 °C до 727 °C аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Вторичный цементит, выделяющийся по границам зерен аустенита, сливается с цементитом ледебурита, поэтому практически не виден под микроскопом. При небольшом переохлаждении ниже 727 °C аустенит по эвтектоидной реакции превращается в перлит (разделяется на феррит и цементит). Таким образом, в доэвтектических белых чугунах, при комнатной температуре, ледебурит, как структурная составляющая, присутствует наряду с перлитом и вторичным цементитом.

в эвтектическом чугуне

При охлаждении жидкой фазы состава точки эвтектики до температуры 1147 °C начинается одновременная кристаллизация смеси аустенита и цементита — ледебурита. В дальнейшем аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (перлит).

в заэвтектических чугунах

В заэвтектических белых чугунах из жидкости кристаллизуется первичный цементит в виде плоских игл, затем образуется ледебурит. При комнатной температуре эаэвтектический белый чугун содержит две структурные составляющие: первичный цементит и ледебурит.

Ледебурит может образовываться в сталях если в них, во-первых, содержание углерода достаточно велико (свыше 0,7 % (~1,3 %—1,5 %), что соответствует инструментальным сталям), и, во-вторых, при высоком содержании карбидообразующих легирующих элементов (Cr, W, Ti, Mo и др.). Введение этих легирующих элементов, в больших количествах, уменьшает растворимость углерода в аустените и перлите, что, в определённых случаях, и приводит к возможности выделения эвтектики при, сравнительно, малых содержаниях углерода.
Такие стали (например, быстрорежущая) называют ледебуритными.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации