— Методы получения мелкозернистой структуры сталей.
— Условия формирования мелкозернистой структуры.
— Условия формирования мелкозернистой структуры при термообработке.
Методов получения мелкозернистой структуры сталей (если рассматривать металлургию в общем виде) существует, условно, всего два:
— при плавильном и литейном производстве с помощью введения модификаторов (растворимых поверхностных и нерастворимых внедряемых веществ-центров кристаллизации);
— процесс перекристаллизации в условиях проводимой термической обработки (нормализации или отжига) с последующим контролем величины зерен по ГОСТ 5639-82.
Условия формирования мелкозернистой структуры.
При производстве или обработке сталей мелкое зерно необходимо для получения необходимых (заданных технологически) физических и механических свойств. Процесс кристаллизации сталей является процессом неотвратимым (происходит при остывании отливок или нагревании готовых металлических изделий до рассчитываемых температур).
Искусственное уменьшение размеров зерна происходит путем вмешивания в расплав нерастворимых нитридных, сульфидных и оксидных частиц. От количества этих частиц зависит количество образуемых кристаллов в условиях ограниченного объема металла.
«Поверхностные» модификаторы являются растворимыми активными веществами, которые действуют методом «от обратного» — осаждаясь на только сформировавшихся кристаллах предупреждают их дальнейший рост.
Условия формирования при термообработке.
Суть отжига и нормализации в нагреве обрабатываемого изделия (или его части) выше температур Ас1, Ас3 (для отжига) и между ними (для нормализации). Но более важными составляющими и необходимыми условиями является выдержка при температуре (время для выдержки берется по таблице или рассчитывается индивидуально в зависимости от габаритов, толщины и конкретной марки стали) и остывание.
Остывание может происходить вместе с печью (характерно для легированных сталей 12ХН3А или Х12МФ) или на спокойном воздухе (традиционные конструкционные стали ст40, 40Х, 45 и 40ХН).
Самые сложные условия требуются при придании мелкозернистой структуры сварным швам. Кроме классической нормализации необходимо снять создавшиеся напряжения, что требует опыта термиста и очень хорошего оборудования.
Получение мелкозернистой структуры зависит еще и от методики нагрева (электричество или газ), при этом надо понимать, что оба варианта частично «выжигают» примеси, поэтому все работы происходят под постоянным контролем с отбором образцов и их экспресс-анализом.
В качестве справочной информации: снижению величины зерен способствуют – карбиды титана, молибдена и вольфрама. Катализируют рост зерен в отливках: марганец и фосфор.
