Фазовые превращения и структурообразование в углеродистых сталях: Рекомендовано к выполнению заданий по дисциплине «Материаловедение, технология конструкционных материалов»

энергия активации бездиффузионного процесса мартенситного превращения равна 1,46 кДж/г-атом, что в сто с лишним раз меньше энергии активации перлитного превращения.

Термическая обработка подразделяется на собственно термическую, химико-термическую и термомеханическую.

Собственно термическая обработка включает следующие основные виды: отжиг первого рода, отжиг второго рода, закалку без полиморфного превращения, закалку с полиморфным превращением, старение и отпуск.

Под отжигом понимают термическую обработку, обеспечивающую достижение равновесного или близкого к нему состояния.

При отжиге первого рода для этой цели не используются фазовые превращения, хотя они могут протекать во время его осуществления. В основе такой обработки лежат процессы, самопроизвольно развивающиеся во время выдержки при повышенных температурах  и приводящие  к снижению свободной энергии системы.

Отклонения от равновесного состояния возникают при различных операциях: литье, обработке давлением, сварке, механической обработке. В этих случаях используются разные виды отжига первого рода. Например, для, устранения дендритной ликвации в сплавах применяется гомогенизационный (диффузионный) отжиг. Он характеризуется нагревом до высоких температур, обеспечивающих интенсивное развитие диффузионных процессов, и длительными выдержками. Другим примером может служить рекристаллизационный отжиг, при котором деформированный металл или сплав нагревают выше температуры рекристаллизации. В результате рекристаллизационных процессов снимается наклеп, созданный пластической деформацией.

При отжиге второго рода используются фазовые превращения, протекающие при нагреве и охлаждении по нормальному диффузионному механизму, для достижения равновесного или близкого к нему состояния. Это могут быть полиморфные и эвтектоидные превращения, а также превращения, связанные с изменением растворимости компонентов в твердом состоянии. При таком отжиге нагрев проводится выше температур фазового превращения. Охлаждение осуществляется с небольшой скоростью, чтобы превращение высокотемпературной фазы в структуры, устойчивые при низкой температуре, прошло в полной мере.

Закалка - это термическая обработка, при которой получают неравновесные структуры. Такой обработке подвергают сплавы, имеющие фазовые превращения в твердом состоянии. При закалке, как и при отжиге второго рода, нагрев проводят выше температур фазового превращения. Охлаждение осуществляют с высокой скоростью, чтобы подавить фазовые превращения, связанные с диффузией. Различают два вида закалки: без полиморфного превращения и с полиморфным превращением

Закачка без полиморфного превращения или истинная закалка - это обработка, при которой быстрым охлаждением фиксируют состояние сплава, характерное для высоких температур. Она применима к сплавам, отличающимся значительной температурной зависимостью растворимости компонентов в твердом состоянии. При такой закалке возникает пересыщенный твердый раствор

При закалке с полиморфным превращением в результате быстрого охлаждения высокотемпературной фазы возникает новая метастабильная структура, отличная от той, которая наблюдается в равновесном состоянии. Такая структура образуется в тех случаях, когда фазовое превращение осуществляется сдвиговым упорядоченным механизмом. Эту термическую обработку называют также закалкой на промежуточную метастабильную структуру.

Уже при комнатной температуре в закаленном сплаве могут протекать процессы, приближающие его к равновесному состоянию. Нагрев, увеличивая диффузионную подвижность атомов, приводит к интенсификации этих процессов. Термическая обработка, при которой закаленный сплав подвергают дополнительному нагреву в целях перехода в более стабильное состояние, называется старением, или отпуском. Обычно термин "старение" применяется к сплавам, закалка которых