На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Образовании аустенита

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

При а-, у-превращении и образовании аустенита возникают фазовые напряжения. Причем меняется знак напряжений: во внешних слоях они становятся растягивающими (+а), а во внутренних — сжимающими (-а), хотя после завершения превращений могут восстановить первоначальные направления воздействия (—а и -j-a).[1, С.113]

Уральские ученые пополнили наши обычные взгляды об образовании аустенита представлением о наблюдающемся в процессе нагрева ориентационном соответствии у образующихся зерен аус-тенита с исходной структурой, приводящем к их текстурованности, т. е. созданию в них предпочтительной ориентации.[2, С.180]

Микроскопический метод. При исследовании изменения микроструктуры стали при образовании аустенита тонкий образец нагревается и при определенных температурах его структура фиксируется быстрым охлаждением и затем изучается под микроскопом.[2, С.177]

Основная особенность образования аустенита заключается в том, что из двухфазной смеси феррита (около 0,02 % С) и цементита (6,67 % С) при нагреве образуется одна фаза — аустенит со средним содержанием углерода в стали. Поэтому процесс перестройки решетки «-твердого раствора в решетку 7-фазы усложняется накладывающимися на него процессами диффузии. То, что диффузия играет большую роль при образовании аустенита, не вызывает сомнений. Дискуссия происходит вокруг вопроса о том, что осуществляется раньше: аллотропическое превращение и затем диффузионное перераспределение углерода или же сначала перераспределение углерода в а-фазе, а потом перестройка решетки.[3, С.5]

В книге рассмотрены современные представления о фазовых и структурных превращениях при нагреве стали и чугуна. Проанализировано влияние исходного состояния и условий нагрева на кинетику и морфологию образования аустенита, его строение и свойства. Рассмотрен механизм а -> ^-превращения с общих позиций о возникновении метастабилъных состояний, развития релаксационных явлений и вторичных процессов при фазовых переходах. Особое внимание уделено роли дефектов кристаллического строения в образовании аустенита и их влиянию на формирующуюся структуру, размер зерна и свойства металла после термической обработки.[3, С.2]

Таким образом, восстановление зерна может быть объяснено наложением дополнительных условий на процесс ориентированного образования аустенита. Согласно [ 59], таким условием является наличие ориентационной связи образующегося аустенитного зародыша хотя бы с двумя мартенситными кристаллами, что согласуется с экспериментальными данными. В работе [113] учитывается необходимость одновременной ориентационной связи с ферритом и карбидными частицами (видманштеттовым карбидом). Картина может несколько осложниться при образовании аустенита из двойникованного мартенсита. В этом случае, согласно расчетам [ 114], существуют шесть ориентировок аустенита, связанных соотношением Курдюмова — Закса одновременно с двумя взаимно двойникованными ориентировками мартенсита. Однако опыты свидетельствуют о том, что и в этом случае происходит преимущественное восстановление ориентации исходного аустенита. Из изложенного следует, что структурная наследственность - это довольно распространенное явление, с которым необходимо считаться в практике термической обработки.[3, С.87]

По поводу низкой температуры образования аустенита по сравнению с температурой полиморфного превращения железа нужно отметить следующее. Как видно из диаграммы (см. рис. 1), температура начала а -*• 7-перехода для феррита меняется в зависимости от содержания в нем углерода. Для чистого (безуглеродистого) железа она соответствует 911"С, однако при добавлении углерода резко снижается. В связи с этим для сталей, в которых количество углерода меньше определяемого точкой Р, а -*• 7-превращение в однофазном ферритном состоянии должно начинаться ниже 911°С (в соответствии с линией GP), хотя карбиды в данном случае в образовании аустенита не участвуют. Таким образом, для объяснения эффекта снижения температуры превращения феррита не требуется привлекать представлений об изменении температуры фазового перехода на границах разноименных фаз. Это обстоятельство ускользает от внимания исследователей, в то время как с его учетом появление аустенита в ферритной матрице при температурах ниже 911°С становится вполне объяснимым.[3, С.8]

В соответствии со схемой (рис. 3, а), при температуре 7\, когда начинается а -* -/-превращение, в равновесии должны находиться а-фаза состава а и аустенит с концентрацией углерода, определяемой точкой d. Образование 7-фазы такого состава приводит к максимальному снижению термодинамического потенциала системы (конода a idi). Однако некоторое уменьшение свободной энергии будет достигаться и при образовании 7"Фазы> состав которой лежит в интервале dc. Как видно из рисунка, значения термодинамического потенциала смеси а- и у-фаз, определяемые отрезками a \di, a id3, меньше, чем исходной феррито-карбидной смеси (a i Cl). Таким образом, хотя при образовании аустенита с пониженной концентрацией углерода выигрыш ДФ меньше, чем при формировании стабильной •уФазы> такой процесс термодинамически оправдан. С кинетической же точки зрения двустадийный механизм а -*• 7-превращения, осуществляющийся через образование на первом этапе малоуглеродистого метастабильного аустенита, более выгоден, поскольку не требует значительного диффузионного перераспределения углерода *.[3, С.14]

Следует подчеркнуть, что широко распространенные представления, согласно которым у-фаза сразу должна иметь равновесный состав, поскольку образование такого зародыша сопровождается наибольшим уменьшением свободной энергии системы, являются односторонними. Ошибочность мнений по этому вопросу объясняется тем, что диаграмма состояния, указывающая лишь равновесные концентрации сосуществующих фаз, произвольно привлекается к установлению механизма их образования. При этом не учитывается то обстоятельство, что термодинамические представления позволяют указать направление процессов, но не отвечают на вопрос о механизме перехода системы из одного состояния в другое. С.С. Штейнберг совершенно однозначно указывал, что механизм фазовых превращений не вытекает из диаграммы, а зависит от кинетических факторов, определяющих наиболее выгодные с энергетической точки зрения пути перехода системы в равновесное состояние. Фазовая же диаграмма "показывает количество фаз и их состав, к которым стремится (подчеркнуто нами) та или иная система в условиях равновесия при данной температуре" [16]. Правда, говоря об образовании аустенита, С.С. Штейнберг отмечал, что, вероятно, нельзя разделить во времени два процесса: перестройку решетки и растворение углерода в 7-железе (именно в Fe-7, [ 16]). Он считал, что эти два процесса идут одновременно, и растворение карбидов не может отставать от а -> 7-перестройки решетки. Однако он нигде не отмечал необходимости для осуществления превращения таких огромных флуктуации состава в а-фазе, как требует диффузионная теория.[3, С.13]

Рис. 34. Участок диаграммы Fe-C (в) и схематическое изображение распределения концентрации углерода в фазах при образовании аустенита на границе карбидной частицы (б) и в ферритной матрице (в)[3, С.73]

Основная особенность образования аустенита заключается в том, что из двухфазной смеси феррита (около 0,02 % С) и цементита (6,67 % С) при нагреве образуется одна фаза — аустенит со средним содержанием углерода в стали. Поэтому процесс перестройки решетки «-твердого раствора в решетку 7-фазы усложняется накладывающимися на него процессами диффузии. То, что диффузия играет большую роль при образовании аустенита, не вызывает сомнений. Дискуссия происходит вокруг вопроса о том, что осуществляется раньше: аллотропическое превращение и затем диффузионное перераспределение углерода или же сначала перераспределение углерода в а-фазе, а потом перестройка решетки.[4, С.5]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лейкин А.Е. Материаловедение, 1971, 416 с.
2. Болховитинов Н.Ф. Металловедение и термическая обработка Издание 6, 1965, 505 с.
3. Дьяченко С.С. Образование аустенита в железоуглеродистых сплавах, 1982, 128 с.
4. Дьяченко С.С. Образование аустенита в железо углеродистых сталей, 1982, 128 с.
5. Малышев К.А. Фазовый наклеп аустенитных сплавов на железо-никелевой основе, 1982, 261 с.

На главную