Влияние скорости нагрева и исходной структуры стали на кинетику

Рассмотрим влияние скорости нагрева и исходной структуры стали на кинетику образования и структуру диффузионного слоя. Изменение скорости нагрева в первую очередь вызывает изменения в некарбидном подслое. Исследование показало, что; повышение скорости нагрева ведет к постоянному изменению фазового состава подслоя.

При нагреве со скоростью 0,16° С/с (печной нагрев) до 1100° С некарбидный подслой состоит из а-фазы и мартенсита, при этом используется оборудование, сравнимое по надежности с термопреобразователем сопротивления тсм. Ускорение нагрева до 1°С/с вызывает образование трехфазного подслоя, состоящего из мартенсита, а-фазы и аустенита. При повышении скорости нагрева до 10° С/с мартенсит и а-фаза замещаются у-фа-зой. Дальнейшее повышение скорости нагрева не изменяет фазоч вого состава некарбидного подслоя: во всем исследованном интервале скоростей нагрева (от 10 до 3000° С/с) некарбидный подслой состоит из а-фазы и аустенита. Образование остаточного аустенита можно объяснить увеличением диффузионной подвижности хрома по мере повышения скорости нагрева и ростом его концентрации в подслое, а появление а-фазы — фазовым наклепом аустенита в диффузионном слое и повышенной способностью такого аустенита к непосредственному переходу в а-фазу. При нагреве со скоростью 100° С/с до 1000—1100° С для образования а-фазы необходима изотермическая выдержка (рис. 24). Увеличение скорости нагрева до 3000° С/с приводит к мгновенному появлению а-фазы, однако общая закономерность ее образования путем реакции аустенит-> а-фаза не нарушается.

Закалка вызывает интенсивное дробление зерен и блоков. В закаленной стали диффузия углерода замедлена, что затрудняет образование обезуглероженного слоя. Это изменяет соотношение фаз в диффузионном слое и препятствует развитию некарбидного подслоя, возможности роста которого ограничиваются не только диффузией хрома, но и подводом атомов углерода. Замедление диффузии углерода изменяет соотношение между малоуглеродистым карбидом (Cr, Fe)23C6 и высокоуглеродистым (Cr, Fe)7C3 в слое карбидов в пользу первого. Диффузионный слой, формирующийся на закаленной стали 45 при нагреве со скоростью 100° С/с, имеет меньшую глубину, чем на отожженной стали, за счет некарбидного подслоя. Более равномерное, чем в отожженной стали, распределение углерода приводит к более равномерному обезуглероживанию при насыщении хромом. В /результате этого граница диффузионного слоя со сталью становится относительно прямой с меньшими признаками граничной диффузии, чем при насыщении отожженной стали. Характерно, что в самом подслое также выравнивается граница а-фазы с аустенитом.