Микроструктура сердцевины

Температура, при которой проводится цианирование углеродистой стали с последующей закалкой, существенным образом влияет на микроструктуру и свойства стали. При изменении температуры меняются структура и свойства сердцевины образцов или деталей. Еще большее влияние температура оказывает на цианированный слой. Изучение этих вопросов позволяет глубже понять механизм процесса цианирования стали. Полученные данные являются основой для создания прогрессивной технологии этого процесса.

В данной работе изучалось влияние температуры, при которой проводилось жидкостное цианирование, и скорости охлаждения углеродистой стали после цианирования на ее структуру и свойства. Цианирование проводилось в ванне на основе хлористых солей с содержанием 5% желтой кровяной соли. Все соли предварительно перемешивались и затем расплавлялись в металлическом тигле, помещенном в электропечь. В расплаве автоматически поддерживалась постоянная температура. Контролировалась температура расплава при помощи термопары, помещенной в стальном чехле непосредственно В расплав.

Образцы из стали 45 имели диаметр 15 мм и высоту 20 мм. Перед цианированием они обезжиривались, после обработки в течение 3 час закаливались непосредственно из ванны в воде или масле. Температура обработки изменялась от 600 до 8100

Для исследования применялись металлографический анализ, рентгеновский фазовый анализ, рентгеновский анализ тонкой структуры а-фазы, метод измерения твердости и микротвердости. Рентгеновский анализ проводился на установке УРС-50И в кобальтовом и хромовом излучении. Твердость измерялась на приборе для измерения твердости металлов и сплавов по методу Роквелла при малых нагрузках (супер-рок-велл) типа ТКС-1М по шкале Н15Ы.

Зависимость микроструктуры и свойств углеродистой стали от температуры цианирования в жидких ваннах

Микроструктурный анализ образцов, закаленных в воде, показал, что после обработки в температурном интервале 600-700 °С структура сердцевины остается феррито-перлитпой. У края шлифов наблюдается тонкая светлая полоска, представляющая карбонитридную фазу типа Рез(С, !М). Толщина ее с повышением температуры от 600 до 700 °С возрастает примерно от 0,003 до 0,007 мм.

Область сердцевины, граничащая с карбонитридной фазой, по структуре не отличается от всей сердцевины. Здесь также наблюдается двухфазная структура, состоящая из феррита и перлита. Но кривые зависимости микротвердости от расстояния от края шлифа свидетельствуют о том, что область сердцевины, непосредственно примыкающая к карбонитридной фазе, имеет более высокую микротвердость по сравнению с остальной сердцевиной, Это значит, что во время обработки в эту 1 > область диффундировали азот и углерод, в результате чего после закалки образовался пересыщенный этими элементами феррит.

При температурах 600-700 °С в процессе насыщения углеродом аустенит образоваться не может. В процессе насыщения азотом возможно образование аустенита. Но при низких температурах насыщение стали азотом проходит медленно и на небольшую глубину. Поэтому аустенит образуется лишь в. очень тонкой зоне, примыкающей к карбонитридной фазе. При закалке в этой зоне может получиться карбонитридный мартенсит. В связи с тем что эта зона очень тонкая, при металлографическом анализе шлифов она не обнаруживается.

Свойства поверхностной зоны зависят от тонкой структуры а-фазы: имеющихся в ней напряжений II рода, а также от величины блоков мозаики. В работе изучена зависимость физического уширения Ар (211), обусловленного в основном напряжениями II рода, обусловленного в основном величиной блоков мозаики, от температуры обработки для закалки в воде и масле.

Для закалки в воде при температурах 600-700 °С Ар мало и, следовательно, микронапряжения в а-фазе малы. Также мало Ар, что свидетельствует о том, что блоки мозаики достаточно велики. Малые микронапряжения и большие блоки мозаики соответствуют малой твердости а-фазы.