ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фазовые превращения в сплавах системы Fe—Мп высокой чистоты из "Высокомарганцовистые стали и сплавы " При температурах выше 550 °С распад аустенита начинается с образования перлита, при температурах ниже 550 °С — с образования бей-нита (рис. 3). Но имеется интервал, в котором вслед за бейнитным превращением протекает перлитное. Превращение аустенита в перлит при охлаждении после кристаллизации и в процессе изотермической выдержки начинается в осевых участках, имеющих пониженную устойчивость вследствие меньшего содержания марганца. Марганец йо-вышает устойчивость аустенита, поэтому в последнюю очередь распадается обогащенный марганцем аустенит в меж-дуветвиях, даже при наличии там границ. [c.21] С понижением температуры доля перлита в структуре сокращается, температура приостановки бейнитного превращения понижается, кривая начала перлитного превращения сдвигается вправо (см. рис. 3). Гомогенизирующий отжиг уменьшает интервал температур, в котором аустенит распадается с образованием бейнита и перлита, от 70 до 45 °С. При температурах ниже 495 °С переохлажденный аустенит превращается в бейнит. В гомогенизированных сплавах при бейнитном и даже мартенситном превращениях распад начинается в осях дендритов и при частичном превращении четко проявляется дендритная структура. [c.21] На развитие перлитного и бейнитного превращений большое влияние оказывает степень дендритной ликвации, которая тем выше, чем больше содержание марганца. В результате гомогенизации (нагрев до ПОО°С, выдержка 11 ч) содержание марганца значительно выравнивалось и аустенит превращался в перлит или бейнит равномерно по всему объему. При наличии ликвации марганца яерлитное и бейнитное превращение протекают в более широких интервалах по температуре и времени, чем в гомогенизированных сплавах [25]. [c.21] Содержание углерода в сплаве с 1,7% Мп соответствует эвтектоидному (0,8%) и при скоростях охлаждения. [c.22] Термокинетическая диаграмма позволяет прогнозировать режимы термической обработки и горячей деформации. Так например, при скоростях охлаждения 2,5°С/с,. что соответствует охлаждению проката диаметром 125 мм в воде или диаметром 220 на воздухе, получается смешанная структура, состоящая из перлита и бейнита (см. рис. 4 а, б). Большое количество бейнита предопределяет необходимость замедленного охлаждения металла после прокатки не на воздухе, а в колодце. [c.24] С увеличением содержания марганца до 5% при 0,35% С фазовые превращения в железомарганцевых а-сплавах усложняются (см. рис. 5, а, б). Близость температур начала диффузионного (Лс1) и бездиффузионного превращений затрудняет интерпретацию структурных составляющих и последовательность фазовых переходов. [c.24] Отсутствие перлитной области на термокинетическойг диаграмме сплава 35Г5 не исключает возможности перлитного превращения. Оно реализуется при очень медленном охлаждении или весьма длительных выдержках. Область-перлита располагается правее (см. рис. 5,а). В основном превращение реализуется в промежуточном интервале (см.. рис. Ъ,а,б). Это превращение отличается тем, что образование феррита сдвиговым путем происходит когерентно,, в строгой ориентационной связи с решеткой аустенита. Начинается превращение с выделения карбидов. Эти карбиды значительно беднее марганцем и крупнее тех, которые образуются в перлитной области. За счет образования карбидов аустенит настолько обедняется углеродом, что его мартенситная точка повышается. При этом происходит расслоение аустенита и по марганцу. Ликвация по марганцу достигает 1—2%, что в свою очередь также приводит к неодновременному началу мартенситного превращения по всему объему аустенита. [c.24] В марганцовистых а-сплавах наблюдается два мартен-ситных превращения высокотемпературное — при —495°С и низкотемпературное при 275°С (см. рис. 5, а). Первое происходит по механизму, характерному для безуглероди-стого марганцовистого аустенита с образованием массивного пакетного мартенсита второе — по механизму, свойственному углеродистому мартенситу с образованием напряженной структуры мелкоигольчатого мартенсита. [c.24] Сложность мартенситных превращений и большая напряженность структуры предполагает необходимость замедленного охлаждения проката и смягчающей термической обработки. [c.25] К понижению начала и конца превращения и к увеличению гистерезиса между прямым и обратным превращениями. При закалке а-фаза образуется в железомарганцевых сплавах, содержащих всего 3— 4% Мп 20]. При более высоком содержании марганца мартенситные превращения протекают и при медленном охлаждении, а также в процессе холодной деформации сплавов. В сплавах, содержащих 10— 14,5% Мп, из аустенита образуется как ферромагнитный а-мартенсит (ОЦК), так и парамагнитный е-мар-тенсит (ГПУ). В сплавах с концентрацией марганца 14,5—27% 7-раствор становится устойчивым к образованию а-фазы и превращение начинается в области отрицательных температур, причем наблюдается только 7 8-превращение. [c.26] Образование а-мартенсита подчиняется известным закономерностям мартенситных превращений и достаточно хорошо изучено, у- е-превращение обладает рядом интересных особенностей, отличающих его от обычных мартенситных превращений. [c.26] В сплавах с 10—20% Мп при комнатной температуре существуют одновременно три фазы а, е и 7, что противоречит правилу Гиббса, по которому в системе, находящейся в равновесии, число фаз не должно превышать двух, но для нестабильных систем правило Гиббса неприменимо [3]. [c.27] Японские исследователи, обнаружившие е-фазу в железомарганцевом сплаве позже Шмидта, рассматривали ее как переходную структуру мартенситного типа и полагали, что 8-фаза — химическое соединение РезМп, которое образуется в результате перитектоидного превращения твердого раствора (а-Ре+7-твердый раствор- е-фаза). Некоторые исследователи полагали, что е-фаза — это карбид в системе Fe—Мп—С. Биндер наблюдал е-мартенсит в высоколегированных хромоникелевых сталях. Марганцевые стали, легированные хромом, молибденом, вольфрамом, кобальтом и никелем, также могут содержать е-мартенсит [27, 28]. [c.27] Упорядочение хаотических дефектов упаковки способствует снижению свободной энергии. Длина диффузных полос, которые появляются на рентгенограммах при образовании е-фдзы, пропорциональна количеству дефектов упаковки в этой фазе е-фаза, образовавшаяся из аусте-нита с разнёй степенью дефектности, имеет различие и в тонкой структуре [1]. Безуглеродистый аустенит содержит незначительное количество хаотических дефектов упаковки, так как й отсутствие углерода имеются условия для их упорядочения. Это объясняется тем, что внедренные в решетку атомы углерода создают препятствия для перераспределения частичных дислокаций, с которыми связанО упорядочение дефектов упаковки [33, 34, 38]. [c.28] Второй сдвиг заключается в смещении плоскостей (112) у в направлении [110] у, что приводит к переходу ГПУ решетки в ОЦК, в соответствии с соотношениями Курдюмо-ва—Закса. [c.29] При 7- е-превращении, в отличие от т- а-превращения, октаэдрическая плоскость (111) аустенита полностью совпадает с базисной плоскостью (0001) гексагонального е-мартенсита и поэтому является габитусной [1]. Соблюдаются следующие ориентационные соотношения между кристаллическими решетками у- и е-фаз (111) v (0001) е (ПО) vj 11(1120)8. [c.29] Все превращение происходит на гранях октаэдров аустенита, и при этом образуется типичная структура Внд-манштетта (рис.7). [c.29] Структурной однородности 8-мартенсита в железомарганцевых сплавах в значительной степени препятствует малая скорость диффузии марганца в железе (Z)o = 0,35X ХЮ- м /с 3 = 67,5 Дж/(кг-атом) [46]. Оказалось, что концентрационная неоднородность марганца в пределах одного зерна может достигать 2,5—4%. Для выравнивания перепада концентраций марганца от 1 до 0,1% согласно второму зайону диффузии требуется следующее вреря 40 ч при 1200 °С 220 ч при 1100°С и 1510 ч при 1000 °С. Такая концентрационная неоднородность обусловливает образование е-фазы в сплавах с низким содержанием Марганца раньше всего по границам зерен. В сплавах с высоким содержанием Марганца е-фаза исчезает в последнюю очередь в центре зерна. [c.30] Вернуться к основной статье