Исправление крупнозернистости стали

В 1868 г. Д. К. Чернов установил, что для исправления крупнозернистости стали, определяемой по излому, необходим нагрев выше точки b. Обычно точку b Чернова отождествляют с критической точкой Ac3.

Однако из работ В. Д. Садовското следует, что знаменитая точка b, всегда соответствующая температуре перекристаллизации, исправлению крупнозернистости, в зависимости от состава и исходной структуры стали может совпадать с Ac3, а может находиться значительно, иногда на 200 °С, выше Ac3. В последнем случае точка b соответствует температуре начала первичной рекристаллизации аустенита, а сама рекристаллизация, конечно, является следствием α —γ-превращения

Размер аустенитного зерна
— важнейшая структурная характеристика нагретой стали. От размера зерна аустенита зависят поведение стали в различных процессах термической и механической обработки и механические свойства изделия. Особенно чувствительна к размеру аустенитного зерна ударная вязкость, которая падает с укрупнением зерна.

Ударная вязкость мелкозернистой стали может в несколько раз превышать ударную вязкость крупнозернистой стали той же марки, причем твердость в обоих случаях может быть одинакова. Не всегда необходимо стремиться к получению мелкого зерна. Например, с укрупнением аустенитного зерна улучшается обрабатываемость резанием и уменьшается сопротивление деформации при холодной высадке деталей.

Размер аустенитного зерна зависит, как отмечено выше, от температуры и времени выдержки при нагреве, а также от содержания в стали углерода и легирующих элементов. Увеличение концентрации углерода в гамма-растворе способствует росту зерна, что можно объяснить понижением солидуса сплава и соответствующим ростом гомологической температуры при постоянной температуре отжига.

Повышение содержания углерода сверх предельной концентрации в аустените (линия ES диаграммы состояния Fe — Fe3C) затрудняет рост аустенитного зерна, что объясняется тормозящим действием частиц цементита.

Почти все легирующие элементы тормозят рост аустенитного зерна. Исключение составляет марганец, который усиливает рост зерна аустенита. Наиболее сильно тормозят рост аустенитного зерна V, Ti, Al и Zr, хорошо тормозят рост зерна W, Мо и Cr и слабо действуют Ni и Si.

Основной причиной этого действия легирующих элементов считается образование труднорастворимых в аустените карбидов и оксидов, которые являются барьерами для растущего зерна. Такие активные карбидообразователи, как Ti, Zr и V, сильнее тормозят рост зерна, чем Cr, W и Мо, так как карбиды первых более устойчивы и труднее растворяются в аустените.

Разные плавки стали одной марки могут сильно различаться но склонности к росту аустенитного зерна, так как они содержат разные количества мельчайших примесей, карбидов, окислов, сульфидов и нитридов, затрудняющих рост зерна.

Следовательно, склонность стали к росту зерна при нагревании зависит не только от ее состава по основным компонентам, но и от металлургического качества, технологии производства, т. е. от той ее истории, которая предшествует термообработке. В связи с этим различают наследственно крупнозернистые и наследственно мелкозернистые стали.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Патентирование

Для получения высокопрочной канатной, пружинной и рояльной проволоки применяют изотермическую обработку, которая известна с 70-годов XIX в. и получила название патентирования. Проволоку из углеродистых сталей, содержащих от 0,45 до 0,85%С, нагревают в проходной печи до температуры на 150 — 200 °С выше Ас3, пропускают через свинцовую или соляную ванну с температурой 450 — 550 °С…

Нормализация

При нормализации сталь нагревают до температур на 30 — 50 °С выше линии GSE и охлаждают на воздухе (смотрите рисунок Температура нагрева сталей для отжига 2-го рода). Ускоренное по сравнению с отжигом охлаждение обусловливает несколько большее переохлаждение аустенита (смотрите рисунок Основные разновидности отжига 2-го рода доэвтектоидной стали). Поэтому при нормализации получается более тонкое строение эвтектоида…

Изотермический отжиг

Малая степень переохлаждения аустенита, необходимая при отжиге, может быть получена не только при непрерывном охлаждении стали с печью. Другой путь — ступенчатое охлаждение с изотермической выдержкой в интервале перлитного превращения (смотрите рисунок Основные разновидности отжига 2-го рода доэвтектоидной стали). Такая термообработка называется изотермическим отжигом. После нагрева до температуры выше А3 сталь ускоренна охлаждают до температуры…

Влияние режима сфероидизирующего отжига

Для режима сфероидизирующего отжига заэвтектоидных сталей характерен узкий температурный «интервал отжигаемости». Нижняя его граница должна находиться немного выше точки А1, чтобы образовалось большое число центров выделения карбида при последующем охлаждении. Верхняя граница не должна быть слишком высокой, так как иначе из-за растворения в аустените центров карбидного выделения при охлаждении образуется пластинчатый перлит. Так как точки…

Сфероидизирующий отжиг

Для заэвтектоидных сталей полный отжиг с нагревом выше Аст (линия ES) вообще не используют, так как при медленном охлаждении после такого нагрева образуется грубая сетка вторичного цементита, ухудшающая механические и другие свойства. К заэвтектоидным углеродистым сталям широко применяют отжиг с нагревом до 740 — 780 °С и последующим медленным охлаждением. После такого нагрева в аустените…