|
Вид термической обработки стали, состоящий из нагрева до температуры, превышающей температуру фазовых превращений, последующей выдержки и последующего быстрого охлаждения.
Сущность процесса. Исходной структурой для закалки стали является перлит, который представляет собой механическую смесь феррита и цементита. При этом на момент первого фазового превращения (температура Ас1) в феррите находится 0,02 % углерода, а в цементите - 6,67 % углерода. Таким образом, на начало превращения мы имеем две фазы, резко отличающиеся друг от друга по концентрации углерода.
При температуре Ас1 перлит начинает превращаться в аустенит. Согласно диаграмме состояния Fe - Fe3C концентрация углерода в самом первом зерне аустенита будет составлять 0,8 %. Превращение перлита в аустенит возможно только в результате диффузионных процессов. Однако, поскольку скорость диффузии в твердых телах мала, это превращение требует определенного времени, поэтому нагрев для осуществления перлито-аустенитного превращения должен быть достаточно медленным. Кристаллическая решетка феррита представляет собой объемно-центрированный куб, содержащий 9 ионов, а аустенит - гранецентрированный куб, содержащий 14 ионов.
В результате быстрого охлаждения обратное превращение аустенита в перлит становится невозможным, т.к. диффузионные процессы не успевают развиться. Поэтому концентрация углерода в результате быстрого охлаждения не меняется. Однако при комнатной температуре, согласно диаграмме состояния, аустенит существовать не может. Здесь возможно существование только объемно-центрированной кубической решетки феррита, но в феррите концентрация углерода не превышает 0,02 %. В результате этого кубическая решётка аустенита превращается в тетрагональную решетку мартенсита, в которой избыточные ионы углерода находятся в межплоскостных расстояниях. Таким образом, мартенсит представляет собой сильно пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе. Образование мартенсита сопровождается увеличением объема кристаллической решетки, а это, в свою очередь, приводит к увеличению внутренних напряжений. Именно высокая степень перенасыщения, высокие внутренние напряжения и придают высокую твердость мартенситу.
См. также:
Дополнительные материалы:
|