ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Превращения, происходящие в структуре стали при охлаждении из "Металловедение " Аустенит устойчив в углеродистой стали при температуре выше 727° С. Он может сохраняться в течение некоторого времени и при более низких температурах, но в этих условиях аустенит неустойчив и стремится превратиться в другие структуры. [c.121] Процесс распада аустенита и получаемые в результате распада структуры зависят от степени переохлаждения. Под степенью переохлаждения аустенита понимают разность между равновесной температурой и температурой, при которой в действительности происходит превращение. [c.122] При сравнительно малых степенях переохлаждения аустенит превращается в феррито-цементитную смесь. [c.122] Распад аустенита — кристаллизационный процесс. Из однородного твердого раствора углерода в ужелезе (аустенита) кристаллизуются две резко отличные по химическому составу фазы феррит, почти не содержащий углерода, и цементит, содержащий около 6,67% углерода. [c.122] Как и при всяком кристаллизационном процессе, в результате распада аустенита зарождаются центры кристаллизации новых кристалликов и происходит их рост. [c.122] Образовавшийся кристаллик цементита будет расти только 15 том случае, если зародыш окажется больше определенного объема, называемого критическим. Кристаллики размером меньше критического самопроизвольно распадаются. Чем меньше степень переохлаждения, тем большим должен быть размер устойчивого зародыша кристалла цементита. При малых степенях переохлаждения вероятность образования устойчивого зародыша относительно невелика. Таких зародышей появляется мало в единицу времени в единице объема. С увеличением степени переохлаждения размер устойчивого зародыша уменьшается и число центров кристаллизации, образовавшихся в единице объема в единицу времени, увеличивается. [c.122] Зародыши новой фазы появляются в тех местах, где для их образования затрачивается меньше энергии. Обычно они появляются по границам зерен и у неметаллических включений. [c.122] Одновременно с увеличением числа пластинок феррита и цементита происходит рост пластинок вдоль. Наряду с ростом старых центров кристаллизации происходит образование новых. Превращение заканчивается тогда, когда все зерно аустенита превратится в зерна перлита. Этот процесс называется процессом эвтектоидной кристаллизации из твердого раствора. Он аналогичен процессу эвтектической кристаллизации из жидкого раствора. [c.123] Превращение аустенита в смесь феррита и цементита сопровождается увеличением объема. В результате возникают внутренние напряжения. При высокой температуре аустенит податлив и внутренние напряжения не достигают большой величины. [c.123] Для понимания процесса превращения аустенита в перлит важно проследить его при постоянной температуре. Такое превращение называется изотермическим. [c.123] В течение определенного промежутка времени при изотермической выдержке превращение аустенита в перлит не начинается, несмотря на наличие переохлаждения. Этот промежуток времени называют инкубационным периодом. Затем превращение развивается с нарастающей скоростью, пока не превратится приблизительно половина аустенита. Далее оно протекает с затухающей скоростью. [c.123] Величина инкубационного периода и время до конца распада зависят от степени переохлаждения. Сначала при увеличении степени переохлаждения инкубационный период и время до конца распада уменьшаются. [c.123] При увеличении степени переохлаждения уменьшаются размеры устойчивых зародышей новых фаз. В результате время для подготовки меньших зародышей сокращается. Процесс превращения ускоряется, так как в единицу времени в каждой единице объема может образоваться больше центров кристаллизации новых фаз. Одновременно увеличивается и скорость роста кристаллов. Поэтому время полного превращения также сокращается. [c.123] При увеличении степени переохлаждения темпы образования числа центров кристаллизации опережают темпы роста скорости кристаллизации. Поэтому при увеличении степени переохлаждения получаются более мелкие пластинки феррита и перлита. [c.123] Превращение аустенита в перлит сопровождается диффузией углерода. Из однородного твердого раствора углерода в у-же-лезе — аустенита образуются две отличающиеся по химическому составу фазы — феррит и цементит. Но со снижением температуры скорость диффузии резко замедляется. Это приводит к увеличению инкубационного периода и времени до конца распада. Минимальным инкубационному периоду и времени до конца распада соответствует температура около 500—550° С. [c.123] По горизонтальной оси для времени принят логарифмический масштаб, который позволяет на одном графике совместить очень малые промежутки времени, соответствующие длительности инкубационного периода при 500—600° С, и очень большие, соответствующие времени до конца превращения около критической точки Л . В первом случае превращение начинается в течение долей секунды, во втором для его завершения требуются тысячи и даже десятки тысяч секунд. [c.124] В связи с различным строением продукты распада аустенита обладают разными механическими свойствами. [c.125] Перлит наиболее пластичен, но твердость и прочность его ниже, чем у остальных структур. По мере повышения дисперсности строения прочность возрастает, а пластические свойства снижаются. [c.125] В доэвтектоидной стали образованию перлита предшествует выпадение феррита. Величина инкубационного периода при подготовке выпадения феррита также определяется степенью переохлаждения. Зерна феррита, как правило, появляются по границам исходных зерен аустенита. На рис. 73 схематически показана диаграмма изотермического распада доэвтектоидной стали, С увеличением степени переохлаждения доля доэвтектоидного феррита уменьшается. Количество перлита увеличивается, а содержание углерода в перлите становится меньше 0,8%. В районе выступа кривой начала перлитного превращения происходит слияние ее с кривой начала выпадения феррита. [c.125] Мартенсит — очень твердая и прочная структура. Он тверже и прочнее бейнита. Но пластические свойства его низки, особенно ударная вязкость. В мартенсите имеются высокие остаточные напряжения, возникшие вследствие увеличения удельного объема в результате превращений и не устраненные из-за низкой пластичности мартенсита. [c.126] Вернуться к основной статье