ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фазы и составляющие, образующиеся при распаде аустенита изотермические превращения из "Металлография железа 1 " До сих пор предполагалось, что сплав охлаждается очень медленно и что поэтому до- и заэвтекто-идное выделение и эвтектоидный распад протекают в равновесных условиях. На практике равновесие полностью не соблюдается. При увеличении скорости охлаждения первым эффектом является понижение температуры как до- и заэвтектоидной, так и эвтектоидной реакций ниже температур истинного равновесия, т. е. переохлаждение. [c.70] Издавна известно, что стали можно упрочнить путем нагрева до высоких температур с последующим быстрым охлаждением, например, закалкой в холодной воде. С развитием металлографии и уточнением диаграммы состояния было обнаружено, что сталь, нагретая до аустенитной области и затем закаленная, имеет характерную игольчатую структуру — мартенсит В течение многих лет полагали, что в обычной углеродистой стали в результате быстрого охлаждения весь аустенит превращается в мартенсит. Методами рентгеновской дифракции было показано, что это мнение неправильно и что структура может содержать некоторое количество остаточного аустенита. Его можно обнаружить с помощью рентгенограмм, где, помимо линий объемно-дентрированного тетрагонального мартенсита, имеются дифракционные линии гранецентрированного куба. Введением в сталь легирующих элементов скорость распада аустенита может быть уменьшена и при закалке может быть даже получен чисто аусте-1ШГНЫЙ сплав. Такой эффект дают элементы, которые имеют с железом диаграммы с открытой или расширенной у-областью. [c.71] При уменьшении скорости охлаждения твердость сплавов снижается. При этом образуются другие структурные составляющие, которые можно выявить соответствующими методами трав- ления. Медленное охлаждение стали эвтектоидного состава дает перлитную структуру (превращение А ,), тогда как при быстром охлаждении получается мартенсит и остаточный аустенит (превращение Л ). При промежуточных скоростях охлаждения получатся бейнитные структуры. [c.71] При равновесных условиях аустенит в заэвтектоидных сталях превращается в феррит и цементит. Это превращение включает, с одной стороны, переход железа из гранецентрированной кубической в объемноцентрированную кубическую модификацию. Эта перестройка происходит очень быстро и не контролирует скорость превращения, С другой стороны, превращение включает также диффузию атомов углерода, без которой невозможно образование богатых углеродом частиц цементита и без-углеродистого феррита. Этот процесс очень медленный и контролирует скорость превращения при температурах, соответствующих верхней части С-кривой. [c.72] Структуры изотермического превращения зависят от температуры, но при всех температурах выше линии Ai (рис. 67) превращения включают диффузию атомов углерода. Однако ниже температуры М,, происходит превращение мартенситного типа. Оно протекает почти мгновенно за доли секунды, и каждой температуре соответствует определенное содержание мартенсита. Так, линия М 50% (см. рис. 67) означает, что при закалке в ванну с этой температурой 50% сплава почти мгновенно превращаются в мартенсит. В первом приближении можно принять, что после образования этого количества мартенсита превращение прекращается, и что только при дальнейшем понижении температуры может образоваться дополнительный мартенсит. Строго говоря, в некоторых сталях при изотермической выдержке может постепенно образоваться дополнительный мартенсит, но основной характеристикой мартенситного превращения является то, что оно происходит внезапно и сопровождается образованием определенного количества мартенсита, а последующее мартенситное превращение при этой же температуре протекает чрезвычайно медленно. [c.72] Таким образом, изотермическое превращение при температурах несколько ниже эвтектоидной вызывает медленное образование грубопластинчатого перлита. При этих температурах аустенит и феррит пересыщены цементитом. Поэтому благодаря очень медленному протеканию изотермического превращения должна образоваться эвтектоидная смесь. При равновесных условиях перлит не должен быть пластинчатым, так как этой форме соответствует относительно высокая поверхностная энергия — феррит и цементит выделяются одновременно в зернистой форме, при этом их зарождение не является взаимозависимым (вырожденная или аномальная структура (ф. 159/1,2) i. По мере понижения температуры изотермической выдержки скорость превращения увеличивается, расстояние между пластинками перлита уменьшается и образуются все более тонкопластинчатые перлитные структуры Если температуру изотермического превращения сделать еще ниже, то образуется структура, называемая трооститом. При помощи электронных микроскопов с большой разрешающей способностью было обнаружено, что троостит имеет пластинчатую структуру, хотя и чрезвычайно тонкопластинчатую и весьма де( ктную (ф. 160 и 161). [c.72] При еще более низких температурах вид продуктов распада изменяется и для их описания не существует установившейся терминологии. Часто бывает трудно установить, какие продукты распада образовались первыми. Эти продукты часто называют промежуточными составляющими , или продуктами промежуточного распада . Однако в настоящее время все большее распространение для описания продуктов изотермического превращения при температурах несколько ниже температур образования перлитных структур получает термин верхний бейнит . Верхний бейнит состоит из феррита и цементита, но цементит присутствует не в виде пластин, а в виде небольших изолированных частиц (ф. 170 и 172). [c.72] При переходе к еще более низким температурам продукты изотермического распада приобретают все более выраженную игольчатую форму. Их называют нижним бейнитом (ф, 173— 175). [c.72] Появление так называемых бейнитных промежуточных структур объясняет рис. 68. Точка S представляет минимальную температуру, при которой может существовать стабильная у-фаза. Ниже линии PSK существует метастабильное состояние, определяемое экстраполяцией кривых растворимости в твердом состоянии к низким температурам. [c.72] На рис. 67 С-кривые изображены непрерывными. Этот способ представления распада аустенита оправдан, когда не проводится различие между продуктами распада, полученными при различных температурах. Некоторые авторы предпочитают изображать диаграммы изотермического превращения в виде двух отдельных кривых, которые в некотором температурном интервале могут перекрываться. Верхние С-кривые характеризуют образование перлита, продуктом распада С-кривой в соответствии с нижней является бейнит. [c.72] С-кривые пересекают горизонтали М. Это значит, что после закалки в интервале температур между и Мц и образования соответствующего количества мартенсита, достижение той же температуры вызовет бейнитное превращение по истечении периода времени, отмеченного точкой на кривой, соответствующей рассматриваемой температуре. [c.72] Вернуться к основной статье