вызванная превращением перлита и
части избыточного феррита в аустенит.
Изотермический отжиг
включает ступенчатое охлаждение от температуры нагрева 900—1000
°С с изотермической выдержкой при температуре перлитного превращения (ниже
точки Лг, на 30—100 °С), в процессе которой температура по
сечению стального изделия выравнивается. В результате перлитное
превращение во всем объеме происходит при одной и той же температуре,
что приводит к получению однородной структуры.
Особый вид изотермической
обработки применяют при производстве проволоки из высокоуглеродистой
стали, например канатной. Эта обработка, называемая патентированием, заключается в
нагреве проволоки до температуры выше точки АСз,
выдержке ее в свинцовой ванне при 450—550 °С. В результате образуется
квази-эвтектоидная ферритоцементитная структура, благоприятная для
последующего холодного волочения. Операции холодного волочения и
патентирования проводят многократно, что может вызвать повышение вдвое
предела прочности проволоки из стали, содержащей 0,7 % С.
Сфероидизирующему отжигу
подвергают эвтектоидные и заэвтектоидные стали с целью изменения
формы цементита (вторичного и перлитного) с пластинчатой на сферическую.
Стали, предназначенные для изготовления инструмента, легче обрабатываются
на токарных, фрезерных и других станках после сфероидизации цементита.
Последующее термическое воздействие позволяет получить нужные
структуру и свойства инструмента.
Температура нагрева стали при
сфероидизирующем отжиге должна быть на 20—50 °С выше точки
ACl, т. е. быть равной 740—780 °С. Нагревать сталь
выше точки Аст (линия ES) не следует, так как во
время охлаждения может появиться сетка вторичного цементита.
Применяют также маятниковый отжиг, при котором в процессе выдержки
сталь несколько раз попеременно нагревают и охлаждают на 30— 40 °С выше и
ниже температуры Ах. Циклическая термическая
обработка ускоряет сфероидизацию. Кроме того, для ускорения
сфероидизации цементита сталь можно подвергать холодной
деформации.
Сфероидизация цементита
протекает за счет диффузии углерода в окружающем твердом растворе.
Согласно уравнению Томпсона (1.22), растворимость углерода в аустените
вблизи цементита зависит от кривизны границы раздела. Вблизи плоской
границы цементита углерода в аустените содержится меньше, чем у концов
пластины. В результате в аустените возникает диффузионный поток атомов
углерода, направленный от концов к середине цементитной пластины, что
приводит к нарушению равновесия (см. рис. 1.35, б). Отток атомов
углерода от концов пластины приводит к недонасыщенности аустенита
углеродом в этих участках и способствует переходу углерода в аустенит из
цементита. Поступление углерода к середине пластины вызывает пересыщение
аустенита углеродом в этом месте, в результате из пересыщенного твердого
раствора выделяется цементит, который наслаивается на среднюю часть
пластины. Таким образом, концы пластины растворяются, а середина
растет, что приводит к постепенному переходу от пластинчатой к равноосной
форме частиц цементита.
