4. Вплив величини зерна на властивості сталі

При зростанні зерна різко знижується ударна в’язкість, зменшується робота розповсюдження тріщини і підвищується поріг холодноламкості. Чим крупніше зерно тим сильніше сталь схильна до деформації та гартувальних тріщин. Велике зерно має більшу магнітопроникливість середовища. Це все необхідно враховувати при виборі режимів термічної обробки. Різнозернистість сильно знижує конструкційну міцність, спричиняє окрихчування в зонах, які розташовані біля концентраторів напружень.

5. Діаграма ізотермічного розпаду аустеніту

При охолодженні нагрітої сталі нижче А₁ аустеніт починає розпадатись. Кінетика його розпаду залежить від ступеню переохолодження. При дуже великому переохолодженні аустеніт не розпадається, а трансформується в сильно деформовану структуру, яку називають мартенситом.

Отже, кінетика перетворення аустеніту залежить від ступеню переохолодження та хімічного складу сталі, а тому для кожної сталі будують експериментально діаграму ізотермічного перетворення. Така діаграма дозволяє вибрати режим термічної обробки, який забезпечує бажану структуру в сталі.

Побудуємо діаграму ізотермічного перетворення аустеніту для вуглецевої сталі У8, як такої, що характеризується постійною температурою перетворення А→П при 727⁰С.

Нагріємо сталь У8 до температури аустенітного стану (точка 1) і послідовно переохолодимо кожний із них з наростаючим ступенем переохолодження точки (2-7), фіксуючи початок і кінець перетворення аустеніту при ізотермічній витримці. Час до початку перетворення аустеніту називають інкубаційним періодом. І як видно з рисунка 7.4 інкубаційний період для кожного ступеню переохолодження є різним. З'єднавши точки початку перетворення аустеніту для кожного ступеню переохолодження одержують криву 1, яка характеризує початок перетворення аустеніту, іншою лінією з'єднують точки кінця перетворення аустеніту і одержують криву 2, яка показує кінець перетворення аустеніту. Ці криві і складають діаграму ізотермічного перетворення аустеніту. За їх формою цю діаграму називають ще С-подібною.

При переохолодженні до температури в точці 5 аустеніт перетворюється на ферито-цементитну суміш різної дисперсності. В залежності від ступеню дисперсності її називають перліт, сорбіт, тростит і бейніт. Вони різняться між собою структурою ферито-цементитної суміші і твердістю. Механізм розпаду аустеніту на ці структури є дифузійним.

При переохолодженні аустеніту до температури в точці 6, дифузійні процеси повністю подавлені і перетворення аустеніту протікає за зсувним механізмом. При цьому виникає сильно деформована структура, яка називається мартенситом, а перетворення, мартенситним, тобто бездифузійним. Повне перетворення аустеніту в мартенсит закінчується при температурі переохолодження в точці 7. В інтервалі температур переохолодження (точки 6-7) структура вуглецевої сталі складається з мартенситу і залишкового аустеніту.

Таким чином в залежності від механізму перетворення розрізняють три типи перетворень:

• Дифузійне перлітне перетворення в інтервалі I (A₁ – 550⁰C);

• Проміжне бейнітне перетворення в інтервалі ІІ (від 550⁰ С до 250..300⁰ С);

• Бездифузійне мартенситне перетворення, область ІІІ (в інтервалі температур М_П-М_К, М_П – температура початку, М_К – температура кінця мартенситного перетворення).