О термообработке и структуре сталей

Аватара пользователя
oldTor
Сообщения: 1405
Зарегистрирован: 08 сен 2015, 13:28
Контактная информация:

О термообработке и структуре сталей

Сообщение oldTor » 02 авг 2021, 14:02 #1

Предлагаю собрать какой-нибудь материал по термообработке от конкретных термистов.
Например, много полезного есть в темах:
https://forum.guns.ru/forummessage/97/1568286.html
https://forum.guns.ru/forummessage/5/1894779.html

Статьи от Алана Баликоева:
https://sarmik.livejournal.com/tag/%D0% ... 0%B5%D0%B2
https://sarmik.livejournal.com/tag/%D0% ... 0%B5%D0%B7

https://sarmik.livejournal.com/11727.html
https://sarmik.livejournal.com/17998.html
https://sarmik.livejournal.com/18448.html
https://sarmik.livejournal.com/19511.html

https://sarmik.livejournal.com/15066.html


По поводу термообработки на первичную и вторичную твёрдость (самый, наверное, часто задаваемый вопрос), что это такое и с чем это едят, приведу пост 64, от Алана Б. из первой из вышеуказанных тем на ганзе:

"Обработка на первичную твердость - это в общем то классическая "закалка" в понимании большинства - нагрели выше температур фазовых превращений до температур, обеспечивающих растворение необходимой части карбидов и насыщения твердого раствора углеродом и легирующими элементами, далее быстро охладили и сделали низкий отпуск.

Обработка на вторичку, собственно, отличается только деталями - тот же нагрев под закалку, до, как правило, более высоких температур (с целью получить более насыщенный твердый раствор), быстрое охлаждение и многократный высокий отпуск с промежуточными охлаждениями.

Нужно понимать, что состав стали и ее термообработка связаны в единое целое как Ленин и Партия Нужно понимать, что ВМЕСТЕ они обеспечивают получение необходимой СТРУКТУРЫ, которая определяет свойства. На первичную твердость могут быть обработаны практически все стали, на вторичную - все несколько сложнее, эта обработка может быть проведена на сталях, отвечающих определенным требованиям. Об этом чуть позже.

Итак, свойства стали определяет СТРУКТУРА. Давайте рассмотрим, что происходит со сталью в одном и в другом случае (сильно упрощенно).

При закалке на первичную твердость в процессе нагрева под закалку происходит перекристаллизация стали (из ОЦК в ГЦК), растворяется часть карбидов, происходит насыщение твердого раствора углеродом и легирующими элементами. При быстром охлаждении (закалка на мартенсит) происходит практически полная фиксация этого состояния за исключением того, что происходит превращение ГЦК структуры (аустенит) в ОЦК (мартенсит). Превращение, как правило, происходит не полностью, в составе стали остается некоторое количество остаточного аустенита. Твердость после закалки растет с количеством перешедших в твердый раствор углерода и легирующих элементов, однако, по этой же причине, снижается температура конца мартенситного превращения, и, начиная с некоторого суммарного насыщения твердого раствора рост содержания остаточного аустенита перекрывает процесс повышения твердости. Это определяет одну из причин наличия максимально достижимой твердости и оптимальной температуры закалки. Но здесь сильно зависит от состава и структурных особенностей стали. При отпуске пересыщенный твердый раствор частично распадается, снижается уровень остаточных напряжений, выделяются микроскопические карбиды. Это определяет рост механических свойств и некоторое снижение твердости (при очень низком отпуске твердость может даже несколько расти). В результате имеем структуру из достаточно высокоуглеродистого низкоотпущенного мартенсита, некоторого количества остаточного аустенита и карбидов. Количество остаточного аустенита может быть уменьшено (а твердость повышена) путем проведения низкотемпературной обработки (криообработка). При этом часть остаточного аустенита превращается в мартенсит.

В случае закалки на вторичную твердость вначале происходит практически то же самое. Единственно, за счет более высоких температур закалки происходит более полное насыщение твердого раствора углеродом и легирующими элементами. Как правило, сталь после закалки сохраняет значительное количество остаточного аустенита. С которым надо что то делать. В данном случае, используется высокий отпуск, который дестабилизирует остаточный аустенит и вызывает его превращение в мартенсит (или бейнит). В процессе высокого отпуска (450-600 С) происходят 4 процесса:
1. Отпуск мартенсита (снижает твердость).
2. Распад твердого раствора с выделением карбидов (повышает твердость по механизму дисперсионного твердения).
3. Превращения остаточного аустенита (повышает твердость).
4. Коалесценция карбидов (снижает твердость).
Структура стали после высокого отпуска состоит из отпущенного мартенсита (образовавшегося при закалке), неотпущенного мартенсита (образовавшегося при выдержке при температуре высокого отпуска,и, главным образом, при охлаждении), некоторого количества остаточного аустенита и выделившихся карбидов. Для превращения следующей порции остаточного аустенита и оптуска выделившегося на предыдущем этапе мартенсита необходим следующий цикл. И так далее. Обычно требуется от 2 до 4 циклов. Применение криообработки может сократить количество потребных циклов и температуру отпуска.
А теперь вернемся к процессам, обозначенным цифрами. Итак, мы видим, что при высоком отпуске идут одновременно несколько процессов, иногда противоположно влияющих на свойства стали. Это накладывает некоторые ограничения на состав сталей. Так, мартенсит таких сталей должен обладать высокой устойчивостью к отпуску (до температур превращения остаточного аустенита и активного выделения специальных карбидов), что достигается сохранением в твердом растворе значительных количества хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и т.д. при достаточно ограниченном содержании углерода. Кроме того, выделившиеся при высоком отпуске карбиды должны обладать высокой стойкостью против коалесценции, что возможно только если это будут карбиды легирующих элементов (Cr, Mo, W, V ....). Обе эти причины определяют достаточно высокое суммарное легирование таких сталей и использование специально разработанных систем легирования. В итоге обработки на вторичную твердость мы имеем структуру высокоотпущенного мартенсита при практически полном отсутствии остаточного аустенита + выделившиеся карбиды.

Что же лучше?

Однозначно ответить на это вопрос нельзя. У каждого варианта есть свои преимущества и недостатки, и выбор должен осуществляться индивидуально в каждом конкретном случае.

Как поступаю я?

1. Глядим на состав стали. В общем то по нему много становится понятным. Для наиболее распространеных хромистых сталей надо смотреть на отношение между хромом и вольфрамом, молибденом, ванадием.
2. По даташитам сравниваем максимально достижимую твердость в одном и в другом случае.
3. Имеем в виду что для высокованадиевых хромистых сталей обработка на первичную твердость обеспечивает лучшую пластичность и ударную вязкость.
4. Не забываем, что обработка на вторичную твердость может сильно ухудшать коррозионную стойкость.
5. Учитываем свой и чужой опыт, не забываем про возможности своего оборудования.

В общем то сейчас для меня сложилось примерно такое понимание: все, что можно обработать на первичку с хорошим результатом, надо обрабатывать на первичку. На вторичку, фактически, только быстрорезы, и, в редких случаях, другие стали."

Аватара пользователя
LyapaDara
Сообщения: 1073
Зарегистрирован: 12 июн 2015, 20:53
Контактная информация:

О термообработке и структуре сталей

Сообщение LyapaDara » 02 авг 2021, 14:13 #2

Хм, очень специфичная тема.

И - я согласен с предыдущими ораторами - одно дело заводской даташит, другое дело чьи-то личные наработки. И пусть они результативные, но ... В общем довольно скользкая тропка. С массой оговорок.

Попробуем. А там, как пойдёт.

Аватара пользователя
oldTor
Сообщения: 1405
Зарегистрирован: 08 сен 2015, 13:28
Контактная информация:

О термообработке и структуре сталей

Сообщение oldTor » 02 авг 2021, 14:25 #3

Давай попробуем - всё равно полезно покопаться будет, полагаю. Я-то всё это уже давно читал, но подумал, что вопрос должен как-то освещаться здесь. Понятно, что при прочтении любой информации, следует включать "критическое мышление".


Вернуться в «Теория»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя