31. Превращение в стали при нагреве. Образование и рост аустенитного зерна.

П ри t>727ºC у аустенита меньше свободной энергии, поэтому он термодинамически более устойчив. Процесс идёт, если есть перенагрев. В точке S – равновесие → процесс невозможен. Если обеспечить перегрев , процесс будет ускоряться, увеличится диффузионная подвижность атомов. Закономерности, происходящие при превращении анализируют с помощью диаграмм превращения П→А.

t₁a₁, t₂a₂, t₃a₃ – инкубационный период

а – начало превращения

b − конец превращения.

При постоянных температурах (t₁, t₂, t₃) определяется время, через которое начинается и заканчивается процесс превращения. Из диаграммы видно, что чем выше температура, тем больше время, через которое начинается и заканчивается превращение. В реальных условиях нагрев протекает с конкретной скоростью.

Чем выше скорость нагрева, тем выше температура начала и конца превращения. чем выше скорость нагрева, тем в большей степени смещаются вверх критические температурные точки и нагрев нужно проводить до более высоких температур. Камерная печь с газовой атмосферой – медленный нагрев на 30-50ºС выше А_с3. Часто используют высокоскоростной нагрев с использованием ТВЧ (индукционный нагрев на 100-150ºС выше А_с3).

Закономерности образования и роста аустенитного зерна.

При t>A₁ П→А.

При повышении t термодинамически выгодно укрупнение зерна А, т.к. ведёт к уменьшению запаса свободной энергии. Однако, одни стали сразу подчиняются законам термодинамики (зерно растёт), другие до очень высоких t не изменяют размер зерна. Принадлежность к той или иной группе определяют после выдержки образцов стали при 930ºС и определения номера зерна. Если номер зерна после выдержки больше 6 – наследственно мелкозернистые стали, если меньше 4 – наследственно крупнозернистые. Чем меньше зерно, тем выше твёрдость, пластичность, ударная вязкость. Чем крупнее зерно, тем выше теплопроводность, электропроводность, жаропроводность. Применение наследственно мелкозернистых сталей лучше. У наследственно мелкозернистых сталей по границе А зерна располагаются отдельные структурные составляющие, которые задерживают рост зерна (нитриды, карбиды). Пока они не растворятся в А, рост зерна не происходит. Наиболее эффективно влияют карбиды хрома, вольфрама. Наиболее труднорастворимы карбиды ванадия.