Obróbka cieplna stali

Transkrypt

1 OBRÓBKA CIEPLNA

2

3

4

5 Obróbka cieplna stali

6 Powstawanie austenitu podczas nagrzewania

7 Ujednorodnianie austenitu

8 Zmiany wielkości ziarna

9

10 Przemiany w stali podczas chłodzenia Martenzytyczna Bainityczna Perlityczna

11 Przemiana martenzytyczna

12 Przemiana bezdyfuzyjna przy dużym przechłodzeniu austenitu z szybkością większą od krytycznej vk. Martenzyt przesycony roztwór węgla w żelazie a. Warunek przemiany ciągłe obniżanie temperatury w zakresie Ms do Mf. Wartości Ms i Mf zależą od składu chemicznego austenitu.

13 Początek przemiany: utworzenie w austenicie embrionów (błędy ułożenia, źródła Franka-Reada, pętle dyslokacji), przemiana w zarodki i autokataliza.

14 Podczas przemiany następuje skoordynowane przemieszczenie atomów bez zmiany sąsiadujących atomów. Wynik - charakterystyczny relief. Granice ziaren martenzytu położone są wzdłuż nieodkształconej płaszczyzny austenitu habitus.

15 Krystalografia przemiany martenzytycznej

16 Przebieg przemiany martenzytycznej Atermicznie w czasie 10-7 s Wybuchowo poniżej o C Izotermicznie dla niskiej Ms i niskiej szybkości zarodkowania martenzytu

17 Listwowy: w niemal wszystkich stopach żelaza, duża gęstość dyslokacji, komórkowa struktura dyslokacyjna, wymiary 0,1-3 um, stosunek wymiarów 1:7:30. Pakiety z listew połozonych w kierunku <111> Płytkowy w nielicznych stopach żelaza, kształt podobny do soczewek

18 Austenit szczątkowy

19

20

21 Przemiana bainityczna Zachodzi przy przechłodzeniu stali do C Bainit: mieszanina ferrytu przesyconego węglem i drobnodyspersyjnych węglików Zarodkowanie rozpoczyna dyfuzja węgla w austenicie do granic ziaren i dyslokacji Zarodkami są miejsca ubogie w węgiel Wymagany czas inkubacji Równoczesna przemiana martenzytyczna w obszarach o małym stężeniu węgla i wysokiej Ms oraz wydzielanie drobnych cząstek cementytu Po przemianie martenzytycznej w czasie dalszego chłodzenia: wydzielanie cementytu i węglika ε, a osnowa staje się ferytem przesyconym węglem Rozrost bainitu kontrolowany szybkością dyfuzji węgla w austenicie

22

23 Morfologia bainitu Bainit górny: ziarna przesyconego węglem ferrytu o nieregularnych kształtach z nieregularnymi wydzieleniami węglików oraz austenit szczątkowy Bainit dolny: przesycony węglem ferryt o postaci listwowej, zbliżony do martenzytu, płytkowe węgliki w równoległych rzędach ściśle zorientowane względem ferrytu oraz austenit szczątkowy

24 Przemiana perlityczna Zachodzi przy ochłodzeniu austenitu nieznacznie poniżej temperatury Ar1 Perlit: mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu oraz cementytu Przemiana dyfuzyjna związana z przegrupowaniem atomów węgla, zachodząca przez zarodkowanie i wzrost zarodków Zarodkowanie heterogeniczne na cząstkach cementytu, płytkach ferrytu, a w austenicie na granicach jego ziarn Kolejno tworzenie płytek cementytu i ferrytu

25

26 utworzone kolonie perlitu mają kształt kulisty, grubość płytek cementytu jest siedmiokrotnie mniejsza od grubości płytek ferrytu, grubości płytek są prawie stałe w stałej temperaturze i nie zależą od wielkości ziarna, obniżaniu temperatury towarzyszy zmniejszanie się odległości między płytkami Morfologia perlitu:

27 Wykresy przemian austenitu podczas chłodzenia Krzywe czas-temperatura-przemiana CTP CTP i przy chłodzeniu izotermicznym CTP c przy chodzeniu ciągłym

28 Krzywe CTPi i CTPc

29

30

31

32 Wpływ pierwiastków stopowych na kształt krzywych CTP: a) pierwiastki nie tworzące węglików, b) pierwiastki węglikotwórcze

33 Przemiany podczas wygrzewania stali węglowych C: rozkład martenzytu i wydzielanie węglika ε-fe2c o strukturze heksagonalnej, sprzęonego z osnową, spadek stżenia węgla w martenzycie, zmniejszenie tetragonalności martenzytu i tworzenie martenztu o sieci regularnej (martenzytu odpuszczonego) C: przemiana austenitu szczątkowego w martenzyt odpuszczony C: rozpuszczanie się węglika ε w osnowie i niezależne wydzielanie się cementytu C: koagulacja cząstek cementytu, sferoidyzacja, powstawanie martenzytu wysokoodpuszczonego sorbitu, tj. bardzo drobnych cząstek kulistych cząstek cementytu w osnowie ferrytycznej >600 C: koagulacja cementytu, zdrowienie rekrystalizacja osnowy powstanie sferoidytu, tj. cementytu kulkowego w osnowie ferrytu o niskiej twardości