Структура материалов. Двухкомпонентные структуры

1. Структура материалов. Двухкомпонентные структуры.

Структура - это строение материала, характеризующееся качественным и количественным соотношением составляющих, взаимным расположением и связями между ними. Структура материалов чрезвычайно сложна, поэтому для ее изучения используют разнообразные способы. По способам изучения различают: макроструктуру - строение, видимое невооруженным глазом; микроструктуру - строение материала, видимое в микроскоп, ультраструктуру - внутреннее строение вещества, составляющего материал, изучаемый методами электронной микроскопии и рентгено-структурного анализа.

Структура материалов нестабильная. Процессы, протекающие в них, вызываемые как воздействием внешней среды, так и внутренней природой, изменяют их структуру, вызывая в материалах внутренние напряжения. В неоднородных материалах (например, бетонах) в отдельных  местах (поры, микротрещины, контактные слои, дефекты в кристаллах) возникают  концепции микронапряжений и микродеформаций, что, в свою очередь, в зависимости от условий, способствует увеличению или уменьшению дефектов в структуре материала. Процессы в материалах в значительной степени являются релаксационными и, как правило, протекают крайне медленно. Вследствие этого структура материала всегда находится в неравновесном, внутренне напряженном состоянии.

Структура материалов сложна, поэтому ее качество можно оценивать  комплексом показателей. Она в значительной степени определяется вещественным составом и состоянием материала (газообразное, твердое, аморфное, кристаллическое и т.п.). Важнейшими критериями качества структуры является средняя плотность и пористость материала. Зная эти показатели, можно судить о прочности, долговечности, изоляционных и других свойствах материала.

Структура материала может  быть одно-, двух-, многокомпонентной. Различают конгломератную (бетоны), волокнистую (древесина, стеклопластик), слоистую (текстолиты), рыхлозернистую (песок, гравий, щебень) макроструктуры.

Условно можно выделить двухкомпонентные структуры. Так, структуру бетонных смесей расчленяют на макроструктуру, состоящую из щебня и раствора (минимальный размер фракций 5мм), мезоструктуру - двухкомпонентную систему, состоящую из песка и вяжущего (размер зерен 5-0,05 мм) и микроструктуру вяжущего, состоящую из цемента и воды. Расчленение многокомпонентных структур на двухкомпонентные позволяет свести изучение сложных структур и их влияние на свойства материалов к изучению простых двухкомпонентных структур.

Среди двухкомпонентных структур материалов различают структуры  с базальной, поровой и контактной цементацией. В структурах с базальной цементацией крупные зерна не образуют взаимных контактов, они как бы погружены в цементирующее вещество. В этом случае свойства материалов обуславливаются преимущественно свойствами вяжущего (цемента, битума и т.п.), влияние крупных зерен невелико.

Структура с поровой  цементацией характеризуется плотным каркасом (при более высоком насыщении базальной структуры крупными зернами), в котором зерна склеены в монолит сравнительно тонкой прослойкой вяжущего. В этом случае влияние зерен значительнее.

Если в дальнейшем увеличивать  количество зерен в материале, их структура переходит в структуру с контактной цементацией.

Структура материалов - основной фактор, определяющий их прочность и долговечность.

Переход от одной структуры  к другой изменяет свойства материала. Различают также ячеистую, средне- и мелкокристаллическую структуры. Ячеистая макроструктура характерна наличием макропор, свойственных пено- и газобетонам, ячеистым пластмассам. Средне- и мелкопористые структуры свойственны керамическим материалам, бетонам и др. 
В формировании свойств материалов важное значение имеет их микроструктура. По характеру связей между компонентами акад. П. А. Ребиндер предложил выделить три типа микроструктур — коагуляционную, конденсационную и кристаллизационную.

Коагуляционные структуры  — пространственные мйкросетки, возникшие  путем беспорядочного сцепления  мельчайших частиц дисперсной фазы через  тонкие прослойки жидкой или газообразной среды за счет вандерваальсовых сил. Свойства коагуляционных структур обусловлены  наличием тонких прослоек в местах контакта частиц фазы, которые в  значительной степени определяют силы сцепления, вследствие чего при механическом или температурном воздействии  возможно нарушение контактов между  структурными элементами. Поэтому эти  структуры характеризуются малой  прочностью, хорошо выраженной пластичностью, для них характерна тиксотропность — способность восстанавливать структуру (структурные связи) после ее разрушения механическими или температурными воздействиями. Такие структуры характерны для цементного и глиняного теста, асфальтового вяжущего вещества в асфальтобетонах и др.

Конденсационные структуры — представляют собой хрупкие пространственные микросетки, которые образуются из коагуляционных структур вследствие уменьшения в системе жидкой фазы (например, высушенные глины). В конденсационных структурах возникает непосредственный контакт между частицами фазы, в результате чего прочность конденсационной структуры увеличивается. При этом утрачиваются тиксотропность, пластичность и эластичность. 
Конденсационные структуры могут обратимо переходить в коагуляционные при увеличении в системе жидкой фазу.

 В кристаллизационных  структурах пространственные сетки  образуются в результате непосредственного  срастания отдельных кристаллов  новообразований, вследствие чего  эти структуры обладают большой  прочностью, разрушаются без заметных  остаточных деформаций и характеризуются  отсутствием тиксотропных свойств.  Пластичность кристаллизационной  структуры, может наблюдаться  лишь в тех случаях, когда  пластичностью обладают структурные  элементы — кристаллики. Эти  структуры являются долговечными  и устойчивыми при большой  плотности и отсутствии в них  тех или иных дефектов. Кристаллизационные  структуры характерны длят горных  пород, цементобетонов, гипсовых  изделий и др. Между рассмотренными  структурами могут быть промежуточные:  кристаллизационно-конденсационные, коагуляционно-конденсационные.

 По крупности зерен составляющих в каменных материалах обычно различают крупно-, средне- и мелкокристаллические структуры. Форма зерен структурных составляющих также влияет на образование определенных структур и свойства материалов. С уменьшением крупности зерен существенно изменяются свойства материала. Это связано с тем, что с уменьшением зерен структурных составляющих изменяется характер неоднородности материала, а следовательно, и его внутреннее напряженное состояние. В общем случае чем меньше крупность зерен минерального материала, тем более он прочен.

Пористость микроструктуры играет важную роль в формировании свойств материалов. По происхождению  различают пористость, возникшую  вследствие воздухововлечения во время технологического процесса ( -м), капиллярную пористость, образовавшуюся за счет тепло-массообменных (-м), контракционных, а также других физико-химических процессов, протекающих на уровне формирования ультрамикроструктуры материалов. Размер пор в этом случае меньше м.

Структура оказывает большое  влияние на изоляционные, технологические, эксплуатационные свойства материалов, на их долговечность. Поэтому, оптимизируя  ее, можно заметно улучшить свойства материалов, что необходимо учитывать  при организации технологических  процессов. В этом случае имеются  широкие возможности непрерывного управления структурообразованием  материалов.

2. Активаторы поверхности минеральных материалов.

Поверхностно-активными веществами (ПАВ) называют такие химические соединения, которые адсорбируются на поверхностях раздела жидкостей и твердых тел и влияют на их физико-химические или химические свойства. ПАВ являются, как правило, соединениями, молекулы которых состоят из двух главных частей - радикала и функциональной группы.

Структура асфальтобетона определяется пространственным расположением зерен  минеральной составляющей и интенсивностью их взаимодействий с вяжущим веществом  - битумом . Следовательно, должно быть достигнуто максимальное и прочное взаимодействие органических вяжущих с минеральными компонентами асфальтобетона. Выполнить это можно либо путем мощного физико-механического воздействия, теория которого разработана в трудах Л.Б. Гезенцвея и Я.Н. Ковалева , либо путем направленного применения поверхностно-активных веществ, модифицирующих зону контакта битума с минеральными материалами

Наряду с добавками ПАВ, усиливающими адгезию каменного материала с битумом, ту же роль могут играть некоторые неорганические вещества, такие как известь, цемент, растворы хлористого кальция, солей железа. Сущность этого эффекта заключается в активизации или модификации поверхности минеральных материалов, связанной с ее электризацией (зарядом).

Активаторы поверхности  химически взаимодействуют с  компонентами битума, изменяя его  структуру. Для усиления эффекта  активации и гидрофобизации поверхности минеральных материалов в битумы нередко вводят анионные или катионные ПАВ.

На этом эффекте основано получение гидрофобных материалов, таких как известь, портландцемент и минеральный порошок. Гидрофобная известь, гидрофобный портландцемент и активированный минеральный порошок практически не смачиваются водой.

Это обстоятельство облегчает  их транспортирование, хранение и применение. Особое значение указанные свойства приобретают в условиях современной  технологии приготовления асфальтобетонных смесей, предусматривающей подачу минерального порошка в мешалки АБЗ в  холодном виде.

Помимо гидрофобизации существенное усилие структурообразующей роли минерального порошка в асфальтобетоне, а, следовательно, и улучшение структурно - механических свойств этого материала достигается в результате физико-химической активации порошка. При этом наибольший эффект может быть получен путем совмещения физико - химической обработки с механическими воздействиями. Такие условия создаются при обработке минерального порошка в процессе размола.

        Основная  гипотеза активационно - технологической механики была выдвинута Я.Н. Ковалевым, в основу ее положена идея оптимизации условий для проявления наиболее активного состояния минеральных компонентов и вяжущего в момент их технологических контактных взаимодействий, т.е. если на компоненты битумоминеральных материалов воздействовать так, что при этом полностью реализуется их способность к активному взаимодействию на электронно-ионном уровне, то можно целенаправленно регулировать процессы адгезионного взаимодействия фаз на границе их раздела. При этом открывается реальная возможность усилить адгезионные контакты поверхностей частиц минеральных материалов, имеющих кислую природу, с органическими вяжущими (вплоть до хемосорбционного уровня). Прочной адгезионной связи на границе раздела «кислого минерального материала и органического вяжущего» можно достичь при наличии между ними достаточного уровня разнополярных электростатических взаимодействий.

Одним из способов достижения этого является трибоактивация, сущность которого заключается в следующем. Поверхность естественных кварцевых песков характеризуется энергетической неоднородностью, что обусловлено существованием на ней различных по величине и знаков электрических зарядов. Для обеспечения интенсивного взаимодействия минеральных материалов с ПАВ или органическими вяжущими необходимо стремиться к увеличению энергетического потенциала их поверхности, что может быть достигнуто путем ее направленной трибоэлектризации. Для сообщения поверхности частиц песка отрицательного электрического заряда они должны контактировать с материалом, имеющим меньшее значение работы выхода электрона (например любым металлом), а для зарядки положительным электрическим зарядом - с материалом, имеющим величину работы выхода большую чем у песка, например, полиэтиленом. Осуществлять процесс трибоактивации можно путем продувки кварцевого песка через металлическую или диэлектрическую трубу .

3. Химико - минералогические  и физические процессы и превращения обжигаемого материала при производстве неорганических вяжущих веществ гидравлического твердения.

Минеральные вяжущие водного твердения (гидравлические) - после затворения водой твердеющие на воздухе и в воде, причем во влажной среде вяжущие приобретают большую прочность (цементы, гидравлическая известь).

Подготовка  сырья осуществляется с точки  зрения наибольшего выхода минерального вяжущего: для приготовления клинкера портландцемента используют природные мергели или искусственную смесь (3:1) известняка с глиной, (доменными шлаками). Обычно клинкер имеет следующий химический состав: 63-67% - СаО; 4-7% - А1₂0₃; 20-24% - Si0₂, 2- 6% - Fe₂0₃; 1,5-3,0% - MgO, S0₃ и др.

Принципиальная схема получения неорганических вяжущих - обжиг породы, в результате чего получают активный материал:

• обжиг известняка при t° 900-1200°С:

СаСОз + 180 кДж -» СаО + С0₂ ↑;

• обжиг сырья портландцемента до t=1450°C до образования клинкера химического состава, характеризуемого следующими модулями:

- гидравлический (основной) модуль;

- глиноземистый (алюминатный)  модуль.

 В состав портландцемента  входят минералы:

 алит (37-60%),

белит (15-37 %),

целит (10-18%),

алюминат (5-15%).

(C₃S) Алит в основном состоит из трехкальциевого силиката

ЗСаО х SiО_{2 .} При затворении водой он быстро твердеет с большим выделением тепла.

(C₂S) Белит содержит 2СаО х SiО₂ с примесью ЗСаО х Al₂О₃. В начале затворения водой белит твердеет медленно и только на 14-28 сутки более заметно. При твердении он выделяет тепла почти в 2 раза меньше, чем алит.

(C₄AF) Целит чаще всего состоит из 4САО х Al₂O₃ х Fе₂О₃ , с примесью ЗСаО х A l₂О₃ , 2СаО х Si O₂ . Твердеет медленно.

(С₃А) Алюминат ЗСаО х Al₂О₃ - быстротвердеющий минерал с большим тепловыделением (в 1,5 раза больше, чем у элита и в 6 раз больше, чем у белита).

Учитывая различные свойства минералов, можно регулировать их выход  на стадии подготовки сырья, а также путем влияния технологических факторов на процесс образования клинкера в печах.

4. Основы технологии производства дорожных эмульсий.

Для создания эмульсии нерастворимых друг в друге жидкостей необходим стабилизатор, удерживающий в течение определенного времени диспергированную фазу в среде.

Для приготовления анионных, катионных эмульсий и паст используют по ГОСТ 22245-90 нефтяные дорожные битумы (или с добавкой полимера).

Для приготовления обратных эмульсий используют: дегти каменноугольные (по ГОСТ 4641-80), битумы сланцевые Дорожные, масло сланцевое и смеси нефтяных битумов со сланцевым битумом.

В качестве эмульгаторов для  анионных эмульсий используют анионные ПАВ типа высших органических кислот с числом омыления от 50 до 200 мг КОН  на 1 г продукта.

Для получения анионных эмульсий, как правило, вменяют щелочные вещества: едкий натр, жидкое стекло, триполифосфат натрия.

В качестве эмульгаторов для катионных эмульсий используют катионные ПАВ типа аминов, диаминов, четвертичных аммониевых солей.

Для получения катионных  эмульсий применяют соляную кислоту или уксусную.

Битумные эмульсии приготавливают на стационарных или передвижных  эмульсионных установках. Основным технологическим  узлом установок являются эмульсионные машины, которые при помощи вращающихся  дисков (лопастей) диспергируют битум  в водной среде.

Приготовление катионных  и анионных эмульсий может осуществляться по двум технологическим схемам.

По первой схеме эмульгатор и щелочь (или кислоту) вводят в воду, приготавливают раствор определенной концентрации, а затем подают его и битум в определенных соотношениях в диспергагор, где происходит образование эмульсии.

По второй схеме эмульгатор вводят в битум, щелочь (или кислоту) - в воду, а затем эти компоненты поступают в диспергатор.

Количество едкого натра А (в % массы воды) рассчитывают по формуле:

А = (а ^. п ^. 0,714/1000)+С,

 где а - кислотное число или число омыления эмульгатора (мг КОН/г);

n - количество эмульгатора, %;

0,714 - коэффициент пересчета молекулярного веса от едкого натра к едкому калию;

С - избыток едкого натра в водном растворе эмульгатора, % (0,4 - для гиссиполовой смолы; 0,1-0,12 - для остальных эмульгаторов).

Едкий натр поступает на производство не в твердом виде, а в растворе, его дозируют с учетом концентрации раствора.

Водные растворы анионных эмульгаторов рабочей концентрации независимо от способа их приготовления  должны быть щелочными 

(рН=9-12).

Количество соляной кислоты, необходимое для введения в воду при использовании эмульгаторов БП-3 или аминов, рассчитывают по формуле:

А = (100 ^. О ^. 0,00365 ^. п/С) +0,2 (%массы воды) ,

где О - основность эмульгатора, мл 0,1Н раствора НС1;

 n  - количество эмульгатора, %;

 С - концентрация НС1, %.

Эмульгаторы БП-3 и амины  вводят в битум, разогретый до очей температуры, и растворяют в нем при перемешивании.

Битум с эмульгатором не рекомендуется держать в нагретом состоянии более 8 часов.

Эмульгатор ATM вводят в воду, приготавливая раствор следующим образом: в нагретую до 65-75 °С воду вводят ATM и соляную кислоту и тщательно перемешивают до полного растворения ATM. Готовый раствор должен иметь рН=1,8-2,2.

рН<1,8 свидетельствует об избытке кислоты, что отрицательно влияет на адгезию эмульгированного битума; рН>2,2 - о недостатке кислоты, что ухудшает условия эмульгирования битума.

Растворы эмульгаторов и  кислот готовят непосредственно  перед их использованием в емкостях, снабженных плотно закрывающимися крышками.

Температура нефтяного битума, поступающего в эмульсионную машину, должна быть, °С:

БНД 40/60, БН 40/60 - 130-140;

БНД 60/90, БН 90/130 - 120-130;

БНД 200/300, БН 200/300 - 90-100.

Температура водного раствора эмульгатора - 70-80 °С.

Температуру битума и раствора эмульгатора следует назначать  таким образом, чтобы сумма этих температур не превышала  200 °С.

В противном случае может  произойти вспенивание смеси  битума и раствора эмульгатора и  выбрасывание ее из эмульсионной машины.

Температура готовой эмульсии, выходящей из эмульсионной машины должна быть <90°С.

При приготовлении обратных вязких эмульсий ЭО-В предварительно составленную смесь го нефтяного  битума и сланцевого масла нагревают  до 60-80°С, водный раствор едкого натра и поваренной соли нагревают до 30-40°С.

5. Влияние неорганических вяжущих веществ на процессы формирования структуры укрепленных грунтов.

При укреплении крупнообломочных и песчаных грунтов цементом процессы гидролиза и гидратации цемента  происходят как и при приготовлении  бетона. В результате образуется кристаллизационная структура.

При укреплении глинистых  грунтов, когда поры цементогрунта  заполнены раствором, содержащим малое  количество извести Са(ОН)₂, происходит извлечение извести гидратирующегося цемента вследствие обменного поглощения катионов Са или молекул Са(ОН)₂ тонкодисперсной частью грунта. Такое нарушение нормального хода процесса гидролиза цемента наблюдается, например, при укреплении кислых глинистых грунтов (РН<6,5) и приводит к формированию кристаллизационной структуры пониженной прочности, водо- и морозостойкости, поскольку происходит предельное физико- химическое поглощение катионов кальция поверхностью грунтовых частиц, что ослабляет процесс гидратации и набора прочности.

При небольшой добавке  в кислые грунты молотой негашеной  СаО или гашеной извести Са(ОН)₂ - гидратной - происходит насыщение раствора, заполняющего поры грунта катионами кальция. При этом в порах грунта создается шелочная среда (РН=11-12), процесс гидратации цемента и дальнейшего твердения цементного каркаса начинает протекать в условиях, наиболее благоприятных для твердения гидравлического вяжущего.

При недостаточном содержании цемента в укрепленном глинистом  грунте может образовываться кристаллизационно - конденсационная структура, переходящая при водонасыщении в коагуляционно -конденсационную. 

В начальной стадии твердения  цементогрунта происходит переход  ионов из кристаллической решетки  цементных минералов в водную среду и гидратация их в этой среде  с последующей кристаллизацией  из пересыщенного раствора нового устойчивого  в этих условиях гидрата. Из таких  новообразований и первичных  частиц гидратированного вяжущего вещества до начала схватывания и при начальной  стадии твердения возникает коагуляционная кратковременная структура, представляющая собой пространственную сетку, образующуюся путем беспорядочного сцепления мельчайших частиц дисперсной твердой фазы через тонкие прослойки жидкой дисперсной среды. Прочность такой структуры сравнительно невысока, поскольку обусловлена слабыми молекулярными силами сцепления.

Такой коагуляционной структуре  свойственна тиксотропность, т.е. способность  к обратимому восстановлению структуры  после ее разрушения. Поэтому до начала схватывания прогидратировавшихся зерен цемента образовавшаяся коагуляционная структура может быть разрушена  без ущерба в отношении прочности  кристаллизационной структуры, образующейся в дальнейшем в процессе твердения  цементогрунта.

В процессе твердения цементогрунта  в нем формируется каркас пространственной кристаллизационной структуры, характеризующейся  прочностью, в десятки раз превышающей  прочность коагуляционной структуры.

Фторангидрит представляет собой порошкообразный материал, включающий твердые гранулометрические частицы и характеризующийся  показателем рН > 9,5.

Применение фторангидрита  особенно эффективно при укреплении песчано-гравийных и золошлаковых смесей. В таких смесях фторангидрит выполняет функции как вяжущего, так и гранулометрической добавки. Укрепление песчано-гравийной смеси 4 - 6 % цемента в сочетании с 30 - 40 % фторангидрита позволяет получить материал марки по прочности М20 - М40, марки по морозостойкости F15. Введение в золошлаковую смесь, укрепленную 4 - 6 % цемента, 5 - 20 % фторангидрита позволяет также получить материал марки по прочности М10 - М40, марки по морозостойкости F25. Фторангидрит из отвалов (фторгипс) в комплексе с 30 - 50 % фторангидрита является прекрасным материалом (марка по прочности М40 - М60, марка по морозостойкости F25) для устройства оснований дорожных одежд .

Одним из перспективных направлений  применения фторангидрита является использование его в составе  ангидрито-силикатного вяжущего (АСВ). АСВ производит ОАО «Галоген» (г. Пермь) посредством смешения кислого  фторангидрита и самораспадающегося ферросплавного шлака. Отличительной  особенностью АСВ является то, что  при его использовании упрочнение материала происходит за счет образования  гидросиликатов кальция, в то время  как при применении фторангидрита, нейтрализованного известью, упрочнение осуществляется за счет новообразований  гипса. Это обстоятельство и определяет более высокие показатели водо- и  морозостойкости конгломератов  на основе АСВ в сравнении с  материалами, укрепленными фторангидритом, нейтрализованным известью.

6.  Химико - термическая обработка стали и ее влияние на структуру и свойства.

К группе видов термической обработки относятся процессы, связанные с диффузионным насыщением поверхностного слоя изделия различными элементами - так называемая химико - термическая обработка.

Химико-термической обработкой называют поверхностное насыщение  стали соответствующим элементом (например, углеродом, азотом, алюминием, хромом и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре.

Процесс химико-термической  обработки включает три элементарные стадии:

1. Выделение диффундирующего  элемента в атомарном состоянии  благодаря реакциям, протекающим  во внешней среде;

2. Контактирование атомов  диффундирующего элемента с поверхностью  стального изделия и проникновение  (растворение) их в решетку  железа (адсорбция);

3. Диффузия атомов насыщающего  элемента в глубь металла.

Скорость диффузии атомов насыщающего элемента в решетку  железа неодинакова. При насыщении  углеродом или азотом, образующим с железом твердые растворы внедрения, диффузия протекает быстрее, чем  при насыщении металлами, образующими  твердые растворы замещения.

Если энергия активации Q для углерода или азота в γ-железе составляет 31-32 ккал/(г·атом), то энергия  активации для элементов, образующих с железом твердые растворы замещения (Cr, Mo, W, Al и др.), превышает 60 ккал/(г·атом), поэтому при диффузионном насыщении  металлами процесс ведут при  более высоких температурах и  длительно и, несмотря на это, получают меньшую толщину слоя, чем при  насыщении азотом, и особенно углеродом.

Толщина проникновения (диффузия) зависит от температуры и продолжительности  насыщения (рис. 1)

Рис. 1.

 Зависимость  толщины диффузионного слоя от  продолжительности насыщения (а), температуры (б) и изменение концентрации по толщине диффузионного слоя (в).

Толщина диффузионного слоя x в зависимости от продолжительности процесса τ при данной температуре обычно выражается параболической зависимостью. Следовательно, с течением времени скорость увеличения толщины слоя непрерывно уменьшается (рис. 1а). толщина диффузионного слоя, при прочих равных условиях, тем больше, чем выше концентрация диффундирующего элемента на поверхности металла (рис. 1б).

Концентрация диффундирующего  элемента на поверхности зависит  от активности окружающей среды, обеспечивающий приток атомов этого элемента к поверхности, скорости диффузионных процессов, приводящих к переходу этих атомов в глубь  металла, состава обрабатываемого  металла, состава и структуры  образующихся фаз. Повышение температуры, увеличивает скорость процесса диффузии, поэтому толщина диффузионного  слоя, образующегося за данный отрезок  времени, сильно возрастает с повышением температуры процесса (рис. 1в).

Отжигом называется такой процесс термической обработки, который заключается в нагреве стали выше критических температур, выдержке и последующем медленном охлаждении (обычно с печью) для получения наиболее равновесной структуры перлита.

Нормализацией называется процесс термической обработки, который заключается в нагреве стали выше критических температур, выдержке и последующем охлаждении на воздухе для получения структуры перлитно-сорбитного типа. Нормализация для низкоуглеродистой стали применяется взамен отжига, для высокоуглеродистой - с целью уничтожения цементитной сетки.

Закалкой называется такой процесс термической обработки, который заключается в нагреве стали выше критических температур, выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую скорость закалки, для получения наиболее твердой мартенситной структуры.

Перлитное превращение структуры  происходит при температурах от 550°  до 700°С. Структура перлитного типа состоит из чередующихся параллельных пластинок феррита и цементита.

Процесс образования аустенита - первичный процесс термической  обработки. Процесс образования  аустенита состоит из зарождения и роста зерен на границе цементитных  и ферритных пластин при температуре 723°С.