ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Превращения аустенита при переохлаждении из "Металловедение " Аустенит устойчив в углеродистой стали пр.и температуре выше 723° С. Он может сохраняться в течение некоторого времени и при более низких температурах, но в этих условиях аусте-нит неустойчив и стремится превратиться в другие структуры. [c.127] Рассмотрим сначала превращения, происходящие при переохлаждении аустенита в эвтектоидной стали. В этой стали превращс ние аустенита в продукты распада не осложняется выпадением свободных феррита или цементита. [c.127] 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.127] При сравнительно малых степенях переохлаждения аустенит превращается в феррито-цементитную смесь. [c.127] Распад аустенита — кристаллизационный процесс. Из однородного твердого раствора углерода в у-железе (аустенита) кристаллизуются две резко отличные по химическому составу фазы феррит, почти не содержащий углерода, и цементит, содержащий около 6,67% углерода. [c.127] Как всякий кристаллизационный процесс, распад аустенита происходит при помощи зарождения центров кристаллизации новых кристалликов и их роста. [c.127] Зародыши новой фазы появляются в тех местах, где для их образования требуется меньшая затрата энергии. Обычно они появляются по границам зерен и у неметаллических включений. [c.128] К образовавшемуся кристаллику цементита диффундируют атомы углерода. Кристаллик растет. Ввиду того, что в ближайшей окрестности цементитного кристаллика содержание углерода уменьшается вследствие притока к нему углерода, создаются благоприятные условия для образования рядом с ним кристалликов феррита. В процессе роста кристаллов фер рита углерод оттесняется. Содержание его в областях, непосредственно примыкающих к ферритны м кристалликам, увеличивается. Так создаются благоприятные условия для образования новых кристаллов цементита. 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 зерио аустенита превратится в зерна перлита. Процесс эвтектоидной кристаллизации из твердого раствора аналогичен процессу эвтектической кристаллизации из жидкого раствора. [c.128] Превращение аустенита в смесь феррита и цементита сопровождается увеличением объема., В результате появляются внутренние напряжения. При высокой температуре аустенит податлив и внутренние напряжения е достигают большой величины. [c.128] 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 половины аустенита. Далее оно протекает с затухающей скоростью. [c.128] 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.128] При увеличении степени переохлаждения темпы нарастания числа центров кристаллизации опережают темпы роста скорости кристаллизации. Поэтому при увеличении степени переохлаждения получаются более мелкие плаотинки феррита и перлита. [c.129] Превращение аустенита в перлит сопровождается диффузией углерода. Из однородноро твердого раствора углерода в у-желе-зе — аустенита — образуются две резко 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.129] Для анализа превращений, происходящих в стали при охлаждении, применяют диаграмму изотермического распада аустенита (рис. 70). На этой диаграмме по вертикальной оси откладывают температуры, а по горизонтальной — время. Пунктирная прямая, проведенная при температуре 723° С, служит границей устойчивого аустенита. При температуре выше 723° С аустенит в эвтектоидной стали может существовать бесконечно долго. Диаграмму строят по результатам исследования изменения структуры стали при изотермических выдержках. На диаграмме проводят горизонтальные линии, соответствующие температурам изотермических выдержек. На них откладывают время до начала и время до конца распада. Затем точки, соответствующие началу и концу распада, соединяют кривыми. Время до начала и до конца распада определяют по твердости после изотермической выдержки и закалки на основании исследования микроструктуры и при помощи магнитотермического метода. [c.129] Аустенит превращается в перлит при небольших степенях переохлаждения. С увеличением степени переохлаждепия пластинки феррита и цементита становятся мельче. Мелкопластинчатый перлит, образующийся при температурах 650—600° С, называют сорбитом. Пластинчатое строение перлита можно обнаружить на оптическом микроскопе при увеличении в 300— 500 раз. Пластинчатое строение сорбита дифференцируется только при увеличении около 2000 раз. В районе выступа кривых ачала и конца распада получается очень тонкодисперсный перлит, который называют троститом. Пластинчатое строение тростита нельзя обнаружить при помощи оптического микроскопа (расстояние между. пластинками меньше разрешающей способности микроскопа). Но отдельные пластинки хорошо различимы при исследовании структуры под электронным микроскопом при увеличении в 7000—10000 раз. [c.130] Ниже выступа кривых начала и конца распада аустенита превращение происходит в особую структуру, называемую бей-нитом. Подобно троститу, он OI TOHT ИЗ мелкодисперсных частичек феррита и цементита. Размер этих частиц еще меньше, чем у тростита. Превращение аустенита в бейнит происходит при относительно низких температурах. Превращение сопровождается увеличением объема, приводящим к большим внутренним напряжениям. В аустените происходят сдвиги слоев атомов внутри зерен. По линиям сдвига образуются пластинки бейнита. [c.130] В связи с различным строением продукты распада аустенита обладают разными механическими свойствами. Перлит наиболее пластичен, но твердость и прочность его НИже, чем у остальных структур. По мере повышения дисперсности строения прочность возрастает, а пластические свойства снижаются. Сорбит пластичнее тростита, который в свою очередь пластичнее бейнита. Твердость и прочность наибольшие у бейнита. В зависимости от требуемого комплекса механических свойств применяют различные режимы термической обработки, обеспечивающие получение соответствующих структур и механических свойств. [c.130] Положение кривых начала и конца превращения аустенита в перлит 1на диаграмме изотермического распада аустенита значительно зависит от содержания углерода. При повышении содержания углерода увеличивается устойчивость аустенита, и кривые сдвигаются вправо. [c.131] При ючень больших степенях переохлаждения возможно без-диффузионное превращение аустенита в пересыщенный раствор углерода в а-железе, называемый мартенситом. При мартенсит-ном превращении происходит очень быстрая перестройка кристаллической решетки -у-железа в решетку а-железа. Пути перемещения атомов не превышают параметра решетки. Времени на диффузионные процессы не остается, и весь углерод, захваченный превращением, переходит в пересыщенный твердый раствор в а-железе. Элементарная кристаллическая ячейка кристаллической решетки мартенсита — прямоугольная призма с атомом железа в центре. Основание призмы — квадрат со стороной а. Высота призмы с больше стороны основания а. Такую кристаллическую решетку называют тетрагональной, а отношение параметров решетки с/а называют степенью тетрагональ-ности.1 Посередине одного из вертикальных ребер куба элементарной ячейки располагается атом углерода, расклинивающий решетку и делающий высоту призмы больше стороны оонования (рис. 72, а). [c.131] Вернуться к основной статье