ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Мартенсит из "Металлография железа 1 " В 1952 г. Ко и Коттрелл во время образования бейнита наблюдали появление рельефа, аналогичного рельефу при образовании мартенсита. Они пришли к заключению, что бейнитные пластины образуются путем превращения, представляющего медленный сдвиг. Кроме того, они обнаружили, что частичное превращение в бейнитной области понижает температуру мартенсит-иого превращения Мц остаточного аустенита. Такая стабилизация наступает также, если аустенит выдерживать при температуре бейнитного превращения, даже если время выдержки меньше, чем инкубационный период. Однако инкубационный период образования бейнита уменьшается на одну треть при наличии мартенсита. Эти факты дают возможность предположить, что аустенит содержит пересыщеппые зародыши феррита, которые превращаются в бейнит или мартенсит в зависимости от термической обработки. [c.79] Фишер пытался приложить к бейнитному превращению термодинамическую теорию, предложенную для мартенситного превращения. Он исходил из представления о том, что бейнит, или задержанный мартенсит зарождается в обедненных углеродом участках аустенита. Таким образом, он предполагал наличие таких участков. [c.79] Ранее мы указывали (гл. 18 с. 75) на небольшую вероятность существования гомогенного аустенита. По-видимому, некоторые бейнитные структуры являются следствием неоднородности аустенита при высокой температуре. Эта неоднородность затем увеличивается при переходе к метастабильной аустенитной области ниже точки Лз вследствие напряжений, возникающих при охлаждении. Для критических скоростей охлаждения можно предположить, что обогащенные углеродом ячейки в аустените возникают на пересечениях плотноупакованных плоскостей. Последующее появление обедненных углеродом участков может способствовать зарождению бейнитного феррита. Таким образом, эта неоднородность удовлетворительно объясняет образование в зернистом бейните структуры шахматного типа (ф. 169/2). Она может также объяснить разницу между структурами, являющимися результатом непрерывного охлаждения и изотермической обработки. В самом деле для этих случаев способы прохождения метастабильной аустенитной области резко различны. [c.79] Эти исследования в целом позволяют понять сущность процесса образования бейнита на основании двух механизмов один из них подобен механизму возникновения мартенсита в том смысле, что он бездиффузионный, хотя и не атермический другой связан с диффузией элемента внедрения — углерода. [c.79] Структуры нижнего и зернистого бейнита обусловлены преобладанием первого из этих механизмов. Выделение карбида или изменение характера аустенитных участков, задержанных в феррите, возможно, является результатом более медленной реакции. Структуры верхнего бейнита образуются главным образом посредством второго механизма. После возникновения феррито-вого зародыша с данной ориентировкой рост должен протекать путем двойного механизма, предложенного Кризементом и Ве-фером, причем скорость превращения контролируется скоростью диффузии углерода в аустените. [c.79] Мартенсит назван в честь одного из пионеров металлографии проф. А. Мартенса. Ранее мартенситом называли все игольчатые структуры, полученные закалкой сталей. Особенностью этих структур является их чрезвычайно высокая твердость. [c.79] Впоследствии фазовые преврагцения особого, мартенситного типа помимо сталей, были также обнаружены в многочисленных сплавах, однако эти превращения не обязательно сопровождались повышением твердости. Более того даже в сталях с низким содержанием углерода твердость мартенсита не особенно высока. Таким образом, высокая твердость не является отличительной особенностью мартенсита, хотя именно на твердость этой составляющей впервые обратили внимание. [c.79] Следовательно, термин мартенсит характеризует не особую составляющую, а продукты определенного типа превращения в твердом металле— мартенситной реакции , независимо от состава, структуры или свойств сплава. [c.79] Основной особенностью, отличающей мартенситную реакцию от других реакций в твердом состоянии, является то, что она не включает этапов зарождения и роста образующейся фазы и не требует диффузии атомов. Она основана на сдвиговом процессе, в котором участвуют большие области исходных кристаллов и в результате которого создаются мартенситные пластинки. [c.80] Таким образом, мартенсит имеет состав, идентичный составу исходной фазы, причем каждая мартенситная пластинка представляет отдельный кристалл. [c.80] Превращение происходит практически мгновенно при данной температуре очень быстро образуется определенное количество мартенсита, после чего превращение останавливается или, по крайней мере, значительно замедляется. Уже при температуре УИц проявляются первые признаки превращения. По мере уменьшения температуры ниже М превращение продолжается, а количество образовавшегося мартенсита увеличивается. При температуре Л1к реакция заканчивается и вся исходная фаза превращается в мартенсит. Во время охлаждения реакция протекает не путем роста существующих мартенситных пластинок, а путем образования новых пластинок за очень короткий период. Более того, это сдвиговое превращение вызывает на поверхности рельеф, который можно наблюдать микроскопически на отполированном до закалки и даже не протравленном образце. [c.80] Ранее (гл. 1574) уже говорилось о стабилизации аустенита, которая сопровождает мартенситную реакцию если мартенситное превращение прерывается выдержкой при промежуточной температуре, то при возобновлении охлаждения оно не сразу продолжается. Мартенситное превращение замечательно тем, что невозможно предотвратить быстрой закалкой, в то время как эта операция подавляет реакции, которые протекают путем зарождения и роста. Однако из-за стабилизации аустенита мартенситная реакция может быть значительно замедлена. [c.80] И наконец, мартенситная реакция чрезвычайно чувствительна к внутренним напряжениям, а деформация металла может вызвать превращение даже при температурах выше М . [c.80] Температуры, при которых начинается (М ) и кончается (М ) мартенситная реакция, зависят от состава исходной фазы. Большинство растворенных элементов, за исключением кобальта и алюминия понижают температуру М . Наиболее эффективны в этом отношении углерод, марганец, хром и никель. Температура нагрева исходной фазы перед закалкой также влияет на точку Л4н- Например, в случае высокоуглеродистой стали температура Лi значительно понижается по мере повышения температуры аустенитизации. Этот эффект является результатом постепенного растворения карбидов, что увеличивает содержание углерода и легирующих элементов в аустените при повышении температуры аустенитизации. Следовательно, температура Мн, в частности, зависит от содержания углерода в аустените. Однако, если температура продолжает повышаться и после полного растворения карбидов, то понижение продолжается, хотя никакого изменения в составе исходной фазы не происходит. Причиной такого снижения Л1н, по-видимому, является изменение склонности к образованию скоплений атомов углерода в исходной фазе. Между стремлением атомов углерода к сегрегации и гомогенизирующим влиянием энтропии устанавливается равновесие. Влияние энтропии становится преобладающим по мере повышения температуры и исчезновение скоплений приводит так же, как и растворение карбидов к снижению температуры Л4 . [c.80] Температура Мц повышается с увеличением размера исходного аустенитного зерна. Этот эффект обычно маскируется противоположным влиянием температуры аустенитизации. Процессы зарождения и роста обычно стимулируются наличием границ зерен и, следовательно, измельчением зерен исходной фазы, в то время как при образовании мартенсита эти границы, очевидно, представляют барьеры, препятствующие сдвигу. [c.80] Пого превращения несколько увеличивается при температурах немного ниже точки Мн, т. е. в области одновременного существования бейнита и небольшого количества мартенсита. Однако стимулирующее влияние мартенсита на бейнитное превращение быстро исчезает, особенно с понижением температуры и развитием бейнитного превращения. Кривые бейнитного превращения направлены так же, как и в области выше температуры М . [c.80] Во время изотермической выдержки может образовываться мартенсит, хотя и в ограниченном количестве. В высокоуглеродистых сталях из аустенита может выделиться некоторое количество цементита, вызвав тем самым смещение вверх температурной области мартенситного превращения, по крайней мере в обедненных аустенитных областях. Было показано, однако, что даже при отсутствии какого-либо изменения химического состава простых углеродистых сталей при постоянной температуре мартенситное превращение возобновляется, хотя количество аустенита, которое может превратиться таким путем, невелико. [c.80] Мартенситное превращение далеко не всегда может продолжаться при постоянной температуре. Наоборот, если охлаждение приостанавливается, то обычно исходная фаза стабилизируется и при последующем понижении температуры образуется меньше мартенсита, чем в случае охлаждения сплава непосредственно из аустенитной области до той же температуры. Эта разница в количестве образовавшегося мартенсита определяет степень стабилизации, которая непосредственно зависит от времени и тем-пературы изотермической выдержки перед вторым охлаждением. Она повышается с увеличением обоих этих факторов, а для данных значений времени и температуры стабилизация тем сильнее, чем больше образовалось мартенсита. [c.80] Со структурной точки зрения продукты мартенситного превращения заметно различаются. Мартенсит является твердым раствором (за исключением случая чистых металлов). Увеличение концентрации растворенных атомов может изменить кристаллическую решетку например, внедрение углеродных атомов превращает кубическую решетку а-железа в тетрагональную. Каждая мартенситная пластинка представляет собой монокристалл, ориентация которого связана с ориентацией исходной фазы. [c.80] За исключением случая чистых металлов продукты мартенситной структуры нестабильны. Даже при относительно низких температурах отпуска мартенсит распадается с образованием стабильных структур путем зарождения и роста. [c.80] Вернуться к основной статье