Диаграмма фазового равновесия сплавов железо - цементит и термическая обработка стали

Ст 50 – Сталь 50 относится к группе конструкционных металлов повышенного качества, область применения которой в машиностроении обширна. Большая часть работы (до 95 %), затрачиваемой на пластическую деформацию металла, превращается в теплоту (металл нагревается). Остальная часть энергии аккумулируется в металле в виде повышенной плотности дефектов кристаллического строения – вакансий и, главным образом, дислокаций
Рекристаллизационный отжиг применяют для снятия наклепа и повышения пластичности холоднодеформированной стали. Схема технологического процесса включает нагрев до температур, превышающих порог рекристаллизации (650...760 °С), выдержку в течение 0,5...1,5 ч и последующее медленное охлаждение. В процессе такого отжига вытянутые в результате деформации зерна феррита становятся равноосными, а также происходит коагуляция и сфероидизация частиц цементита, в результате чего повышается пластичность сталей.
Отжиг для снятия остаточных напряжений применяют для стальных изделий после литья, сварки или механической обработки. Остаточные напряжения возникают из-за неравномерного охлаждения, неоднородности пластической деформации и могут вызывать изменение размеров, коробление изделий в процессе обработки, эксплуатации или хранения. Схема технологического процесса включает нагрев до 160...700 °С, выдержку в течение 2...3 ч и последующее медленное охлаждение. Выбор температуры зависит от вида предшествующей обработки: после резания - при 570...600 °С, сварки - 650...700, шлифования- 160... 180 °С.
Для получения равновесной структуры с целью снижения твердости, повышения пластичности и вязкости стали, улучшения обрабатываемости, измельчения зерен отжиг проводят при температурах выше точек Аст или Асх и подразделяют на полный, неполный и изотермический.
При нагреве до сравнительно низких температур (0,2…0,3 Тпл в Кельвинах) начинается процесс возврата (или отдыха), под которым понимают повышение структурного совершенства наклёпанного металла в результате уменьшения плотности дефектов кристаллического строения, однако без заметных изменений микроструктуры, видимой в световом микроскопе, по сравнению с деформированным состоянием.
В процессе возврата различают две стадии: собственно первая стадиявозврата (отдых) при температурах несколько ниже 0,2 Тпл, когда уменьшается концентрация точечных дефектов (вакансий) и происходит незначительная перегруппировка дислокаций без образования новых субграниц блоков.
Вторя стадия возврата – полигонизация, под которой понимают фрагментацию кристаллитов на субзёрна (полигоны) с малоугловыми границами – происходит при нагреве до более высоких температур (до 0,3 Тпл). Малоугловые границы являются результатом значительной перегруппировки дислокаций и выстраивание их в стабильные комплексы – дислокационные стенки, или субграницы.
Вторичная рекристаллизация – процесс лавинообразного роста одних зерен за счет соседних. Движущей силой является поверхностная энергия зерен. При мелких зернах поверхность раздела большая, поэтому имеется большой запас поверхностной энергии. При укрупнении зерен общая протяженность границ уменьшается, и система переходит в более равновесное состояние.