при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

При какой температуре происходит магнитное превращение в железе

при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть картинку при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Картинка про при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

Кроме рассмотренных полиморфных превращений, заключающихся в перестройке кристаллических решеток, в металлах могут наблюдаться превращения, не приводящие к изменению типа решетки. Они заключаются в перестройках электронных оболочек, обусловленных изменением магнитных моментов. Такие превращения называются магнитными.

Известно, что атомы металлов с полностью заполненными электронными оболочками (такие как N3, К, Аи, Си и др.) не имеют результирующего магнитного момента. Эти вещества диамагнитны. Если же внутренняя электронная оболочка атомов заполнена не полностью (у таких металлов, как Ее, Со, Сг, N1 и др.), то такие атомы обладают определенным магнитным моментом, а сами вещества могут быть как ферромагнитными, так и парамагнитными.

Магнитные превращения заключаются в том, что многие вещества при изменении температуры могут переходить из одного состояния в другое: ферромагнетики (такие как Ее, Со, N1) при повышении температуры переходят в парамагнетики, а при понижении температуры некоторые ферромагнетики переходят в антиферромагнетики. Температура, выше которой ферромагнитные вещества ведут себя как парамагнетики, называется температурой Кюри; температура, ниже которой ферромагнетики переходят в антиферромагнитное состояние, называется температурой Нееля. Температура Кюри для железа 770 °С, никеля 358 °С, кобальта 1120 °С. Антиферромагнитные свойства обнаруживаются у хрома при температуре ниже 38 °С, у марганца — ниже —100 °С. Обнаруживаются они также и у многих редкоземельных металлов.

Существуют и другие магнитные явления, например метамагнетизм, т.е. смещение температуры перехода от ферромагнитного к антиферромагнитному под действием магнитного поля (температура Нееля сдвигается в область более высоких температур).

Магнитные превращения, также как и полиморфные, играют большую роль в технике, особенно в энергетическом машиностроении. Одним из важных явлений, связанных с протеканием магнитных превращений, является магнитострикция, т. е. изменение размеров кристаллов при переходе металла из парамагнитного состояния в ферромагнитное (ниже точки Кюри) — различное по величине для разных кристаллографических направлений. Магнитострикция может возникать и в результате намагничивания образца под действием приложенного внешнего магнитного поля. Константой магнитострикции X называют относительное удлинение образца в направлении поля при его намагничивании до насыщения. Константа магнитострикции X может быть положительной и отрицательной (т. е. образец под действием поля и в результате магнитных превращений может не только удлиняться, но и сжиматься). У никеля, например, константа магнитострикции отрицательна: при намагничивании никеля происходит уменьшение образца в направлении намагниченности, поэтому растяжение образца в магнитном поле затрудняет процесс намагничивания, сжатие же, наоборот, облегчает. У железа константа магнитострикции положительна: при намагничивании образец удлиняется в направлении магнитного поля.

Материаловедам и конструкторам необходимо учитывать явления магнитострикции при выборе материала и конструировании деталей, особенно работающих в присутствии магнитных полей.

Некоторым металлам
присуща способность сильно намагничиваться в магнитном поле. Некоторые металлы
намагничиваются под действием магнитного поля. Железо, кобальт, никель отличаются
специфическими магнитными свойствами, например способностью хорошо намагничиваться.
После удаления магнитного поля они обладают остаточным магнетизмом. Однако при
нагреве ферромагнитные свойства металла постепенно теряются. Это явление впервые
обнаружено на железе и получило название ферромагнетизма. Кюри показал, что полная
потеря ферромагнитных свойств получается при определенной температуре, названной
в дальнейшем точкой Кюри.

При нагреве ферромагнитные свойства металла уменьшаются
постепенно: вначале слабо, затем резко, и при определенной температуре (точка
Кюри) исчезают (точка Кюри для железа – ). Выше этой температуры металлы становятся парамагнетиками.
Магнитные превращения не связаны с изменением кристаллической решетки или микроструктуры,
они обусловлены изменениями в характере межэлектронного взаимодействия.

Любое
вещество может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком, газообразном.
Возможен переход из одного состояния в другое, если новое состояние в новых условиях
является более устойчивым, обладает меньшим запасом энергии.

Магнитное
превращение имеет ряд особенностей, отличающих его от аллотропического превращения.

Во-первых,
магнитные свойства постепенно падают по мере приближения к точке превращения,
и эта точка не отвечает скачкообразному изменению свойств. Во-вторых, магнитное
превращение не имеет температурного гистерезиса. Увеличение скорости охлаждения
не снижает температуры превращения. В третьих, механические и некоторые физические
свойства при превращении не изменяются (изменяются многие электрические, магнитные
и тепловые свойства). Наконец, в-четвертых, самое важное: магнитное превращение
не сопровождается перекристаллизацией — образованием новых зерен и изменением
решетки.

Эти особенности существенно отличают магнитное превращение от
аллотропического.

Типичными для аллотропического превращения являются изменение
кристаллической решетки, перекристаллизация и тепловой гистерезис превращения.

Магнитное
превращение не сопровождается ни одним из этих явлений. Следовательно, магнитное
превращение есть особый вид превращения, принципиально отличный от аллотропического.

Согласно
современным представлениям, при магнитных превращениях происходит изменение не
в кристаллической структуре металла, а во взаимодействии внешних и внутренних
электронных оболочек атомов.

С изменением внешних условий свободная энергия
изменяется по сложному закону различно для жидкого и кристаллического состояний.
Характер изменения свободной энергии жидкого и твердого состояний с изменением
температуры показан на рисунке 5.3.

В соответствии с этой схемой выше температуры
ТS вещество должно находиться в жидком состоянии, а ниже ТS – в твердом.

При
температуре равной ТS жидкая и твердая фаза обладают одинаковой энергией, металл
в обоих состояниях находится в равновесии, поэтому две фазы могут существовать
одновременно бесконечно долго. Температура ТS – равновесная или теоретическая
температура кристаллизации.

Для начала процесса кристаллизации необходимо,
чтобы процесс был термодинамически выгоден системе и сопровождался уменьшением
свободной энергии системы. Это возможно при охлаждении жидкости ниже температуры
ТS. Температура, при которой практически начинается кристаллизация называется
фактической температурой кристаллизации.

Рисунок 5.3 – Изменение свободной
энергии в зависимости от температуры

Охлаждение жидкости ниже равновесной
температуры кристаллизации называется переохлаждением, которое характеризуется
степенью переохлаждения ():

Степень переохлаждения зависит от природы металла,
от степени его загрязненности (чем чище металл, тем больше степень переохлаждения),
от скорости охлаждения (чем выше скорость охлаждения, тем больше степень переохлаждени).

Рассмотрим
переход металла из жидкого состояния в твердое.

При нагреве всех кристаллических
тел наблюдается четкая граница перехода из твердого состояния в жидкое. Такая
же граница существует при переходе из жидкого состояния в твердое.

Кристаллизация
– это процесс образования участков кристаллической решетки в жидкой фазе и рост
кристаллов из образовавшихся центров.

Кристаллизация протекает в условиях,
когда система переходит к термодинамически более устойчивому состоянию с минимумом
свободной энергии.

Процесс перехода металла из жидкого состояния в кристаллическое
можно изобразить кривыми в координатах время – температура. Кривая охлаждения
чистого металла представлена на рисунке 5.4.

Процесс кристаллизации чистого
металла:

До точки 1 охлаждается металл в жидком состоянии, процесс сопровождается
плавным понижением температуры. На участке 1 – 2 идет процесс кристаллизации,
сопровождающийся выделением тепла, которое называется скрытой теплотой кристаллизации.
Оно компенсирует рассеивание теплоты в пространство, и поэтому температура остается
постоянной. После окончания кристаллизации в точке 2 температура снова начинает
снижаться, металл охлаждается в твердом состоянии.

– теоретическая температура кристаллизации;

. – фактическая температура кристаллизации

Рисунок
5.4 – Кривая охлаждения чистого металла

Основные случаи
взаимодействия компонентов в сплавах.

Чистые металлы (содержание основного
компонента 99,99— 99,999 %) обладают низкой прочностью, поэтому их в технике используют
редко (кроме Сu и А1 в электротехнике). Металлические сплавы наиболее широко применяют
в технике в качестве конструкционных материалов.

Сплавом называют материал,
состоящий из двух или большего числа химических элементов, являющихся компонентами
сплава. В металлических сплавах основным компонентом (более 50 %) является металл.
Так же как и чистые металлы, сплавы построены из кристаллических зерен. Возможны
другие способы приготовления сплавов: спекания, электролиз, возгонка. В этом случае
вещества называются псевдосплавами.

Сплав, приготовленный преимущественно
из металлических элементов и обладающий металлическими свойствами, называется
металлическим сплавом. Сплавы обладают более разнообразным комплексом свойств,
которые изменяются в зависимости от состава и метода обработки.

У сплавов
более высокая механическая прочность, удельное электрическое сопротивление, стойкость
к коррозии и т. д.

Сплавы (кроме сплавов с неорганической растворимостью
компонентов в твердом состоянии) представляют системы, состоящие из нескольких
фаз, находящихся в равновесии при определенных внешних условиях (температура,
давление).

Кроме полиморфных превращений, за­ключающихся в перестройке кристаллических решеток, в металлах могут наблюдаться превращения, не приво­дящие к изменению типа решетки. Они заключаются в перестройках электронных оболочек, обусловленных изменением магнитных моментов. Такие превращения называются магнитными.

Известно, что атомы металлов с полностью заполнен­ными электронными оболочками (такие как Na, К, Ag, Аu, Сu и др.) не имеют результирующего магнитного момента. Эти вещества диамагнитны.

Если же внутрен­няя электронная оболочка атомов заполнена не пол­ностью (у таких металлов, как Fe, Co, Cr, Ni и др.), то такие атомы обладают определенным магнитным мо­ментом, а сами вещества могут быть как ферромагнит­ными, так и парамагнитными.

Магнитные превращения заключаются в том, что многие вещества при изменении температуры могут переходить из одного состояния в другое: ферромагнети­ки (такие как Fe, Со, Ni) при повышении температуры переходят в парамагнетики, а при понижении темпера­туры некоторые ферромагнетики переходят в антифер­ромагнетики. Температура, выше которой ферромагнит­ные вещества ведут себя как парамагнетики, называ­ется температурой Кюри; температура, ниже которой ферромагнетики переходят в антиферромагнитное со­стояние, называется температурой Нееля. Температура Кюри для железа 768 °С, никеля 358 °С, кобальта 1120 °С. Антиферромагнитные свойства обнаруживаются у хрома при температуре ниже 38 °С, у марганца – ниже – 100 °С. Обнаруживаются они также и у многих редко­земельных металлов.

Существуют и другие магнитные явления, такие как метамагнетизм, т. е. смещение температуры перехода от ферромагнитного к антиферромагнитному под действи­ем магнитного поля (температура Нееля сдвигается в область более высоких температур).

Магнитные превращения, так же как и полиморфные, играют большую роль в технике, особенно в энергетиче­ском машиностроении. Одним из важных явлений, свя­занных с протеканием магнитных превращений, являет­ся магнитострикция, т. е. изменение размеров кристаллов при переходе металла из парамагнитного состояния в ферромагнитное (ниже точки Кюри) различное по ве­личине для разных кристаллографических направлении. Магнитострикция может возникать и в результате на­магничивания образца под действием приложенного внешнего магнитного поля.

Константой магнитострикцииl называют относительное удлинение образца в направ­лении поля при его намагничивании до насыщения. Константа магнитострикции может быть положительной и отрицательной (т.е. образец под действием поля и в результате магнитных превращений может не только удлиняться, но и сжиматься). У никеля, например, l от­рицательная, при намагничивании никеля происходит уменьшение образца в направлении намагниченности, поэтому растяжение образца в магнитном поле затруд­няет процесс намагничивания, сжатие же, наоборот, об­легчает. У железа константа магнитострикции положи­тельна, при намагничивании образец удлиняется в на­правлении магнитного поля.

В монокристаллах константа магнитострикции зависит от кристаллографических направлений. В поликристаллических веществах, как правило, магнитострикция изотропна, т. е. одинакова для любого направления образца.

Строение стали

Внимательно всмотревшись в излом металла, ясно можно увидеть, что он представляет собой нагромождение (совокупность) отдельных кристаллов (зерен), крепко сцепленных между собой. Мельчайшей частицей металла, как и всякого другого вещества, является атом. В элементарных ячейках, из которых состоят кристаллы железа, атомы расположены в определенном порядке. Это расположение изменяется в зависимости от температуры нагрева. При любой температуре ниже 910° атомы в ячейках кристаллов располагаются в виде куба, образуя так называемую кристаллическую решетку альфа-железа. В этом кубе восемь атомов расположены в углах решетки и один в центре.

При нагреве свыше 910° происходит перегруппировка атомов и кристаллическая решетка представляет собою форму куба с четырнадцатью атомами; условно ее называют решеткой гамма-железа. При температуре 1390° решетка гамма-железа перестраивается в решетку с девятью атомами, носящую название дельта-железо. Эта решетка отличается от решетки альфа-железа несколько большим расстоянием между центрами атомов и сохраняется до момента расплавления железа, т. е. до 1535° (Рис. 1).

Перестройка кристаллической решетки при медленном охлаждении происходит в обратном порядке: дельта-железо при 1390° превращается в гамма-железо, а гамма-железо при 898° превращается в альфа-железо.

при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть картинку при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Картинка про при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

Рис. 1. Строение кристаллической решетки: а — альфа и дельта железа; б — гамма железа.

Критические точки превращения

На рис.2 показаны кривые охлаждения и нагревания чистого железа. Как видно из этих кривых, в процессе перестройки одной решетки в другую, а также при расплавлении и затвердевании железа происходят температурные остановки, являющиеся результатом выделения дополнительного количества тепла при охлаждении и поглощении дополнительного количества тепла при нагревании.

при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть картинку при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Картинка про при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

Рис. 2. Кривые охлаждения и нагрева чистого железа.

Температурные остановки, при которых происходят перестройки решеток, называются критическими температурами или критическими точками и обозначаются Аrпри охлаждении и Ас при нагревании. В точках Аr2и Ас2,не происходит перестройка атомной решетки, а изменяются магнитные свойства железа. При температуре выше 768° железо теряет способность притягиваться магнитом. При очень малой скорости нагревания и охлаждения критические точки А с3и Аr3не совпадают друг с другом на 12°. При увеличении скорости охлаждения несовпадение критических точек увеличивается, так как температура значительно снижается и железо переохлаждается. Это явление, носит название гистерезис.

При нагревании и охлаждении стали происходит также перестройка атомной решетки, но температуры критических точек не постоянны. Они зависят от содержания углерода и легирующих примесей в стали, а также от скорости нагревания и охлаждения.

На рис. 3 представлена диаграмма состояния углеродистой стали при медленном охлаждении и нагревании.

при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть картинку при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Картинка про при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

Рис.3. Диаграмма состояния углеродистых сталей.

Структура стали

Структурой стали называется внутреннее ее строение. Углерод в стали находится в виде химического соединения с железом, и это соединение называется — цементит. Кроме цементита, в стали имеется феррит, представляющий собой почти чистое железо. В зависимости от содержания углерода большая или меньшая часть феррита находится в механической смеси с цементитом, образуя новую структуру — перлит. Если небольшой кусок металла прошлифовать, отполировать и протравить в специальном реактиве, то под микроскопом можно различить структуры. Ниже приводится описание структур железоуглеродистых сплавов.

Аустенит представляет собою твердый раствор углерода и других элементов в гамма-железе. Наибольшее содержание углерода, которое может раствориться в ау-стените — это 2%. Аустенит образуется при затвердевании жидкой стали и при нагреве твердой стали выше критических температур.

В обычных сталях аустенит устойчив только лишь при температуре выше критических точек. При охлаждении, даже самом быстром, с этих температур аустенит превращается в другие структуры. При комнатной температуре аустенит полностью сохраняется в ряде марок нержавеющих сталей, в высокомарганцовистой стали и в незначительном количестве остается при закалке некоторых марок инструментальной и конструкционной сталей.

Аустенит мягок, пластичен, тягуч, мало упруг. Твердость его по Бринелю находится в пределах 170—220.

Аустенит немагнитен, обладает невысокой электропроводностью.

Феррит представляет собой твердый раствор углерода и других элементов в альфа-железе. Наибольшее содержание углерода, которое может раствориться в феррите, это 0,04%. Феррит устойчив при температурах ниже критической точки AC1. Он выделяется из аустенита при медленном охлаждении последнего ниже A6i. Феррит мягок, сильно тягуч. Твердость HB= 60—100. Феррит магнитен до 768°. Свыше этой температуры он теряет магнитные свойства.

Цементит представляет собой химическое соединение железа с углеродом Fe3C—карбид железа. Цементит содержит углерода 6,67%. Выделяется из жидкого и твердого раствора при медленном охлаждении. Цементит весьма тверд и хрупок. Твердость его НB= 800—820. Он магнитен до 210°. Выше этой температуры цементит теряет магнитные свойства.

Перлит представляет собой механическую смесь феррита и цементита. Он образуется из аустенита при медленном его охлаждении. Температура превращения аустенита в перлит 723°С. При весьма медленном переходе через эту температуру цементит образуется в виде зерен (глобулей), и тогда перлит называется зернистым. При более быстром охлаждении цементит приобретает форму пластинок, и такой перлит называется пластинчатым. При весьма быстром охлаждении в результате значительного переохлаждения аустенита вместо перлита получаются другие структуры, о которых речь будет ниже.

Перлит магнитен, прочен и пластичен. Твердость его находится в пределах от 160 до 230 кг/мм2 по Бринелю. При обработке резанием наиболее чистую поверхность дает структура зернистого перлита.

Мартенсит образуется в результате весьма быстрого охлаждения (закалки) аустенита. При быстром охлаждении успевает произойти перестройка кристаллической решетки гамма-железа в решетку альфа-железа, выделение же углерода в карбид железа не успевает произойти, и он весь остается растворенным в решетке альфа-железа. Так как нормально альфа-железо может растворить в себе не более 0,04% углерода, то такой раствор называют пересыщенным. Он отличается весьма большой твердостью (свыше Rc= 60) и хрупкостью. Следует указать, что решетка альфа-железа, получающаяся в результате закалки, имеет искаженную форму. Так, размеры ее граней не одинаковы — в одном направлении они удлинены за счет других (см. рис. 4). Такая решетка называется тетрагональной. Чем больше в стали углерода, тем больше тетрагональность решетки и тем более велики внутренние напряжения. При нагревании до температур 100—200° тетрагональность мартенсита уменьшается, форма кристаллической его решетки приближается к форме правильного куба, и вместе с этим уменьшаются внутренние напряжения. Мартенсит магнитен.

при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть картинку при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Картинка про при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

Рис. 4. Строение кристаллической решетки стали, закаленной на мартенсит.

Троостит представляет собой высокодисперсную (мелкораздробленную) смесь феррита и карбидов. Он образуется при охлаждении аустенита с замедленной против закалки скоростью или в результате нагрева (отпуска) мартенсита в пределах 250—400°.

При нагреве закаленной стали происходит постепенное выделение углерода из кристаллической решетки с образованием карбидов. Троостит менее прочен, более пластичен, чем мартенсит. Твердость его НB330—400. При охлаждении аустенита в горячих средах в интервале 250—400° (изотермическое превращение аустенита) происходит образование игольчатого троостита, несколько более прочного, чем обычный троостит.

Сорбит представляет собой дисперсную смесь феррита и карбидов. Он образуется при охлаждении аустенита с небольшой скоростью или при нагреве (отпуске) мартенсита до 400—650°. Карбиды сорбита более крупные, чем троостита. Сорбит пластичен, вязок и магнитен. Твердость НВ 270—320.

Ледебурит представляет собой эвтектическую смесь аустенита и цементита. Он содержит углерода 4 3% Образуется ледебурит при затвердевании жидкого сплава с содержанием углерода свыше 2%. Ледебурит хрупок.

На рис. 5. представлены фотоснимки структур стали с различным содержанием углерода.

Структура стали с содержанием углерода 0,83% состоит из сплошного перлита и называется эвтектоидной; при меньшем содержании углерода структура стали состоит из перлита и феррита и носит название доэвтектоидной, а при большем содержании углерода — из перлита и цементита и называется заэвтектоидной. Температура 723°, при которой перлит переходит в аустенит, также называется критической и обозначается Ас.

Для того чтобы доэвтектоидную и эвтектоидную сталь полностью отжечь, нормализовать или закалить, их нужно нагреть до такой температуры, при которой они перешли бы в аустенитное состояние.

при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть картинку при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Картинка про при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

Рис. 5. Микроструктура отожженной углеродистой стали:

Превращения, происходящие в стали при нагревании

По диаграмме на рис. 3 можно проследить за изменениями структуры трех разных марок стали при нагревании:

Линия на диаграмме, обозначенная буквами GS, соответствует окончанию растворения феррита в аустените в доэвтектоидных сталях, а линия SE соответствует окончанию растворения цементита в аустените в заэвтектоидных сталях.

Следует указать, что заэвтектоидные стали при операциях термической обработки не нагревают выше линии Аcт(такая высокая температура нагрева приведет к перегреву и ухудшению свойств стали), а ограничиваются нагревом выше первой критической точки ACl, что полностью обеспечивает получение необходимых свойств.

Превращения, происходящие в стали при медленном охлаждении

В сталях, нагретых до аустенитного состояния, при весьма медленном охлаждении произойдут обратные превращения, а именно:

а) в стали с содержанием углерода 0,83% аустенит превратится в перлит;

б) в стали с содержанием углерода 0,4% сначала из аустенита начнет выделяться феррит, а затем в районе температуры 700° оставшийся аустенит превратится в перлит и

в) в стали с содержанием углерода 1,2% сначала из аустенита выделится цементит, а затем в районе температуры 700° оставшийся аустенит превратится в перлит.

Даже при весьма медленном охлаждении температура распада аустенита не совпадает с теми температурами, при которых аустенит образовался при нагревании. Чем скорость охлаждения больше, тем больше становится гистерезис, т. е. разница между критическими температурами (точками) при нагревании и охлаждении.

Превращения, происходящие в стали при быстром охлаждении

Как указывалось выше, при быстром охлаждении не успевает произойти превращение аустенита в перлит с выделением избыточного феррита или цементита, а в зависимости от скорости охлаждения аустенит превращается в новые структуры – мартенсит, троостит или сорбит. Сталь с этими структурами отличается от сталей со структурами перлита и феррита повышенной твердостью, прочностью и уменьшенной пластичностью. Если углеродистую сталь, нагретую выше критических температур, охладить очень быстро, то аустенит превратится в мартенсит и это превращение начнется лишь при температуре около 200°. При несколько меньшей скорости охлаждения образуется структура троостит, а при еще меньшей — сорбит.

при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть картинку при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Картинка про при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

Рис. 6. Микроструктура закаленной стали:

а — игольчатый мартенсит;

В легированных сталях, благодаря присутствию специальных элементов, для образования мартенсита не требуется столь большой скорости охлаждения, как для углеродистых сталей, и мартенсит образуется при охлаждении в масле, а для быстрорежущих сталей — и при охлаждении на воздухе.

Троостит и сорбит можно получить не только в результате ускоренного охлаждения, нои путем нагрева закаленной стали, имеющей структуру мартенсита, до температуры ниже Aс1, т. е. путем отпуска стали. В этом случае троостит получается при нагреве стали до 400°, а сорбит—при нагреве до 650°. При нагреве до промежуточных температур получаются смешанные структуры: при нагреве от 250—400° — мартенсит и троостит и при нагреве от 400—650° — троостит и сорбит. В производственных условиях троостит и сорбит получают путем отпуска закаленной стали.

Превращения, происходящие в стали при охлаждении в среде, имеющей температуру выше 200° (изотермическое превращение)

Если деталь, нагретую выше критической точки, поместить в среду, имеющую температуру от 700 до примерно 200°, и выдержать в ней до выравнивания температуры по всему сечению, то аустенит превратится в ту структуру, которая соответствует превращению при данной температуре.

О поведении стали при изотермической обработке, выборе температуры и времени выдержки судят по кривым изотермического превращения, построенным для разных марок стали.

при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Смотреть картинку при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Картинка про при какой температуре происходит магнитное превращение в железе. Фото при какой температуре происходит магнитное превращение в железе

Рис. 7. Диаграмма изотермического превращения аустенита углеродистой стали.

На рис. 7 дан вид диаграммы изотермического превращения в стали. На горизонтальной оси отложено время начала и конца превращения, а на вертикальной— температура, при которой оно происходит. Линия А с соответствует переходу аустенита в перлит, а линия Мн — образованию мартенсита из аустенита. На кривой I начинаются, а на кривой II заканчиваются структурные превращения.

Если углеродистую инструментальную сталь, нагретую до 800°, поместить в масло, расплавленную соль или щелочь при температуре 250°, в ней образуется игольчатый троостит с высокой твердостью Rc=45—55. Если эту же сталь охладить в среде, имеющей температуру свыше 600°, в ней образуется перлит и такая сталь легко обрабатывается на станках. При охлаждении стали в среде с промежуточными температурами образуются структуры троостита и сорбита с соответствующей твердостью.

Изотермический отжиг нашел большое применение при термической обработке инструментальных сталей как процесс, резко уменьшающий время по сравнению с другими видами отжига.

Изотермическая закалка в инструментальном деле применяется редко из-за недостаточной для инструмента твердости, достигаемой при этом процессе.

Источник:
Остапенко Н.Н.,Крапивницкий Н.Н. Технология металлов. М. Высшая школа,1970г.

Каменичный И.С. Практика термической обработки инструмента. Киев, 1959 г.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *