ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Полосчатые структуры из "Металлография железа 2 " Во время затвердевания, когда еще не достигнуто равновесие, происходит ликвация легирующих элементов в железе в соответствии с концентрационными границами двухфазной области (жидкость + первичный твердый раствор). Дендриты, которые кристаллизируются первыми, обеднены легирующими элементами. Последней кристаллизуется оставшаяся жидкость она обогащена легирующими элементами и содержит большую часть неметаллических включений. Эта затвердевшая структура после горячей обработки образует серию полос. Оберхоффер назвал эту полосчатость первичной и предложил для ее выявления (при наличии фосфора в стали) специальный травитель [16]. Этот реактив сильнее травит области, обедненные легирующими элементами (ф. 358/2 377/4 403/4 и 8). Структурные различия проявляются на продольном сечении в виде полос, а на поперечном сечении — в виде отдельных участков. Иногда первичная полосчатость ясно видна после обычного травления (ф. 401/4 и 314/8), так как ферритная матрица травится по-разному в зависимости от концентрации легирующих элементов. [c.11] Сегрегацию углерода во время образования вторичных полос можно предотвратить повышением скорости охлаждения [2, табл. 62—64] и укрупнением зерен [18] до размеров, больших, чем расстояние между полосами. Однако дальнейшая термическая обработка может вызвать повторное образование полос. [c.12] Различия концентрации легирующих элементов в полосах обусловливают различие характеристик превращения, что может также привести к появлению полос перлита, бейнита и мартенсита (ф. 444/7, 8 445/1 446/1,2). Весьма вероятно, что в этих случаях вторичной сегрегации углерода его исходное распределение в аустените было равномерным и, следовательно, не было неравномерного распределения, обусловленного ликвацией или неравномерным распределением легирующих элементов. [c.12] Во всех сталях, в которых наблюдается первичная ликвация, но не сегрегация углерода во время превращения, может, однако, происходить перераспределение углерода в процессе отпуска 117]. Вторичная сегрегация углерода этого типа связана с коагуляцией карбидов (ф. 394/5, 6, 8 399/4, 5, 7 403/5—7), которые растворяются в тех местах, где они наименее стабильны (ф. 395/7) и растут там, где они более стабильны (ф. 395/6). Стабильность карбидов увеличивается в полосах с высоким содержанием легирующих элементов, если они являются карбидообразующими (ф. 403/8), и уменьшается, если легирующий элемент растворяется преимущественно в феррите. [c.12] Тот же процесс растворения и повторного выделения карбидов происходит во время отжига заэвтектоидных сталей в двухфазной области V-Ь карбид (ф. 366/6—8 464/1, 2 466/5 471/1, 2 473/6, 7). [c.12] Образование вторичной полосчатой структуры можно предотвратить введением легирующих элементов, которые компенсируют сегрегацию углерода (ф. 358/1 377/3). [c.12] На микрофотографиях 314 —328 показаны микроструктуры углеродистых сталей ИЗ, 115, 116, 118 и 136, которые получены либо путем изотермического превращения, либо путем непрерывного охлаждения. Диаграммы превращения этих сталей представлены на рис. 9—15 [19]. Табл. 1 содержит данные о выплавке стали, горячей деформации и термической обработке, а также значения температур, Ас и УИ . [c.12] Образование перлитного цементита было описано на с. 9. Здесь будет рассмотрен только специфический случай образования цементита в стали, содержащей 0,15% С, во время образования перлита после бейнитного превращения (ф. 315/1). Бейнитный карбид можно легко различить на микрофотографии 315/2, он имеет вид маленьких стержней, а перлитный цементит — это длинные, тонкие и очень маленькие полосы, которые в верхней части микрофотографии 315/3 веерообразно переходят в более крупные полосы. По-видимому, они возникают из одной пластинки и разветвляются в различных направлениях. Аналогичные формы цементита наблюдаются и в других сталях (ф. 308/1, 2). [c.12] Иногда перлитные области имеют резкие границы с окружающими их зернами феррита. Это бывает в тех случаях, когда доэвтектоидный и перлитный феррит ориентированы по-разному. Если же они имеют одинаковую ориентацию, то перлитный феррит постепенно переходит в доэвтектоидный (ф. 322/5 358/7 391/4 396/2). [c.12] Для описания перлита используются термины пластинчатый или полосчатый . Первый из них характеризует морфологию цементита, а второй — вид микроструктуры на шлифе. [c.12] Перлит в стали с содержанием 0,15% С, образовавшийся после бейнита, между 550 и 500 С довольно рассредоточен (ф. 314/3—5). Содержание углерода в этом перлите мало, следовательно, мало и количество цементита. На микрофотографиях цементит имеет вид отдельных частиц. Некоторые колонии перлита окружены темной каймой, которая образовалась из многих цементитных частиц. На микрофотографиях 316/2, 317/5, 319/3 и 320/3—8 показана структура, состоящая только из бейнита, образовавшегося при изотермическом превращении. Во время непрерывного охлаждения после прохождения перлитной области возникает небольшое количество бейнитных участков, так как образец находился сравнительно короткое время в бейнитной области. Превращение заканчивается образованием мартенсита (ф. 321/7 324/6,7 326/1,3,4). [c.14] Игольчатость бейнита обусловлена сдвиговым характером превращения, в результате которого появляется ферритная матрица, имеющая ориентированную взаимосвязь с аустенитом. На микрофотографиях бейнит сильно протравлен из-за высокодисперсных выделений. Низкоуглеродистые стали с высокой температурой превращения содержат более крупные частицы цементита, чем высокоуглеродистые стали (ср. ф. 316/3 — 400° С и ф. 319/3 — 265° С, 320/7 — 270° С, 320/8 — 210° С). [c.14] В верхней части области бейнитного превраще1шя бейнит становится грубее, а матрица феррита и цепочки частиц цементита резко проявляются, особенно в низкоуглеродистых сталях (ф. 314/5 315/1 316/1, 2). Здесь при более высокой температуре превращения частицы цементита можно разрешить при помощи оптического микроскопа (ф. 316/1—3 317/3, 4 318/4, 6). После выдержки, продолжительность которой зависит от содержания углерода в стали и от температуры превращения (см. рис. 9 и 10), бейнитное превращение переходит в перлитное. Таким образом появляются перлитные области, окруженные бейнитом они кажутся более темными, чем бейнит, так как цементит в них значительно мельче и не разрешается на микрофотографиях 315/1 316/1 317/2, 3 318/4. [c.14] Частицы цементита, не растворившиеся во время аустенизации заэвтектоидных сталей при температурах несколько выше способствуют образованию перлита при малых скоростях охлаждений, так же как и во время изотермического превращения в области верхнего перлита. Перлитный цементит частично кристаллизуется на остаточных карбидах и получается структура, аналогичная зернистому перлиту ее следует считать аномальной (ф. 319/5, 6 328/1, 2). При больших скоростях охлаждения или во время превращения при более низких температурах остаточные карбиды не влияют на образование перлита (ф. 319/7, 8). В этом случае нерастворенные зерна цементита включены в перлит, пластины которого настолько тонки, что не разрешаются на микрофотографии. Колонии перлита дают различный контраст, особенно если травление производится в спиртовом растворе азотной кислоты. [c.14] Когда аустенизация осуществляется при температуре, обеспечивающей растворение цементита в аустените, получается более крупнопластинчатый перлит, зерна его значительно больше это видно из сравнения микрофотографий 328/3,6. [c.14] В превращенной структуре низкоуглеродистых сталей часто видны зерна различных размеров (321/6). Это является следствием неодинакового размера первичных аустенитных зерен (ф. 321/7). Мелкие зерна перлита образуются из мелкозернистого аустенита, а большие перлитные участки — из крупнозернистого. Причиной указанной неоднородности аустенита является неравномерное распределение неметаллических включений (ф. 323/2, 3). В мелкозернистой области феррито-перлитной структуры наблюдается скопление неметаллических включений, тогда как в крупнозернистой области неметаллических включений мало (ф. 323/4). [c.14] Хотя между размером первичного аустенитного зерна и размером зерна после превращения существует связь, при металлографическом исследовании структуры они проявляются по-разному. В превращенной структуре размер зерна феррита и перлита, как и размер зерна бейнита, можно определить непосредственно в то время, как размер первичного зерна аустенита в превращенной структуре можно установить только в том случае, если его границы выявляются в результате выделения на них феррита или цементита (ф. 316/8 325/7 328/6 см. с. 00, т. 1). [c.14] Для иллюстрации мартенситных структур были использованы те же стали, для которых рассматривались перлит и бейнит. Чтобы обеспечить большую скорость охлаждения, закаливали в воде маленькие диски толщиной 1 мм и диаметром 10 мм. [c.14] Вернуться к основной статье