Основы термической обработки стали

Термическая обработка заключается в нагреве изделий и заготовок до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении с заданной скоростью с целью изменения структуры и прочностных и эксплуатационных свойств стали. Основные факторы воздействия при термической обработке – температура и время, поэтому режим любой термической обработки можно представить графиком в координатах температура – время (рис.3.1).

 

Рис. 3.1 График режима простой термической обработки:

t_max - температура нагрева, т.е. максимальная температура, до которой был нагрет сплав при термической обработке, τ_н – время нагрева, τ_в - время выдержки сплава при температуре нагрева, τ_о – время охлаждения.

Основные виды термической обработки: отжиг, закалка, отпуск и старение.

Основой для выбора видов и режимов термической обработки сталей является часть диаграммы Fe-Fe₃C с содержанием углерода до 2,14 % и расположенная ниже линии солидус (рис.3.1). На этом рисунке показаны температурные области нагрева заготовок при различных видах термической обработки сталей.

Рис. 3.2 Фрагмент диаграммы Fe-Fe₃C и температурные области нагрева при термической обработке стали.

Критические точки - температуры фазовых превращений при термической обработке сталей – определяются линиями PSK, GS и SE диаграммы состояния Fe-Fe₃C.

Нижняя критическая точка А₁ при температуре PSK соответствует превращению аустенита в перлит.

Верхняя критическая точка А₃ по линии GS соответствует началу выделения феррита из аустенита (при охлаждении) или концу превращения феррита в аустенит (при нагреве).

Критической точкой Аст по линии SE соответствует температуре выделения вторичного цементита из аустенита.

При охлаждении рядом с буквой А ставят букву «r», а при нагреве букву «с».

При термической обработке стали происходят 4 основных превращения:

1. Перлита в аустенит выше точки А₁:

Fe_α + Fe₃C→Fe_γ (C), или П→А;

2. Аустенита в перлит ниже точки А₁:

Fe_γ (C) →Fe_α + Fe₃C, или А→П;

3. Аустенита в мартенсит при температурах ниже температуры метастабильного равновесия фаз:

Fe_γ (C) →Fe_α(С), или А→М;

4. Мартенсита в перлит:

Fe_α(С) →Fe_α + Fe₃C, или М→П.