Мартенсит скорость роста

Огромная скорость роста мартенситных кристаллов, превышающая 1000 м/с, способствует образованию наклепа в аустените, возникающие при этом дислокации переходят в образующийся затем мартенсит, что повышает его твердость, снижая пластичность до нуля. Плотность дислокаций возрастает до 10 см . За время превращения кристаллы мартенсита многократно возникают и проскакивают под углами 60° и 120° друг к дугу. При наблюдении в микроскоп их следы имеют игольчатую форму (см. рис. 5.2, г), поэтому мартенсит считается игольчатой структурой. [c.109]

Мартенсит получается путем реализации только первого этапа вторичной кристаллизации и имеет характерное пластинчатое, под микроскопом — игольчатое, строение. Рост пластин путем сдвига происходит мгновенно со скоростью около 1000 м/с по бездиффузионному механизму, так как диффузионный переход атомов из кристаллов аустенита в мартенсит при низких температурах невозможен. [c.155]

В-третьих, в определенных условиях все-таки наблюдается изотермическое превращение аустенита (практики давно столкнулись с этим явлением самопроизвольный рост размеров закаленных стальных изделий связан с распадом остаточного аустенита в изотермических условиях). При температурах, обычно ниже комнатных, при которых скорость превращения достаточно мала и поэтому ее можно измерить, четко проявляется изотермическое превращение аустенита (Л) в мартенсит (М) и его зависимость от скорости охлаждения. [c.261]

Итак, при охлаждении стали со скоростью, большей икр, будет образовываться мартенсит — неравновесная фаза — пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в Fe (рис. 6.19). Кристаллы мартенсита, имея пластинчатую форму, растут с огромной скоростью, равной скорости звука в стали ( 5000 м/с). Их росту препятствует граница зерна аустенита или ранее образовавшаяся пластина мартенсита (рис. 6.20). [c.171]

А) быстро протекающем одновременном смещении большой группы атомов, так что связь между атомами двух фаз сохраняется тесной, когерентной, отдельные атомы и в новой решетке остаются соседями. Скорость переупорядочения атомов очень высока ( 1000 м/с), инкубационное время отсутствует. Когерентная связь из-за> больших напряжений решетки не всегда сохраняется в процессе мартенситного превращения наблюдаются смещения, возникают дислокации, т. е. происходит вызванное фазовым превращением упрочнение, которое дополнительно повышает твердость. При когерентной связи превращение в изотермических условиях не завершается не образуется дополнительного количества зародышей кристаллитов. Когерентный рост прекращается также и в том случае, если в процессе роста кристаллит новой фазы натолкнется на границу зерен. Мартенсит характеризуется высокой плотностью дислокаций (10 —lOi M ) твердость же зависит от того, в какой мере [c.102]

Возникновение поверхностного микрорельефа при образовании видманштеттового феррита служит в этом случае доказательством мартенситного механизма перестройки кристаллической решетки [1, 2, 7, 10] и позволяет рассматривать видманштеттовый феррит, бейнит и мартенсит как родственные продукты превращения аустенита. Данные о скорости продольного роста игольчатых кристаллитов видманштеттового феррита в углеродистых сталях приведены в ряде работ 12, 6, 11, 15]. [c.70]

В процессе исследований, уже на первой их стадии, было установлено, что образованию трещин способствуют повышение температуры нагрева и рост зерна, увеличение содержания углерода в мартенсите и общего содержания водорода в стали, снижение температуры начала и особенно конца превращения мартенсита, высокие скорости охлаждения металла в этом интервале температур, увеличение жесткости и толщины свариваемых или закаливаемых изделий и т. д. С повышением температуры отпуска склонность к образованию трещин понижается. При сварке опасность образования трещин выше, чем при закалке, из-за более неблагоприятного сочетания этих факторов и в первую очередь из-за интенсивного роста зерна при нагреве металла до температуры, близкой к солидусу, повышенного содержания водорода и более высоких напряжений первого рода, вызываемых местным неравномерным нагревом. [c.153]

Чтобы мартенситное превращение развивалось, необходимо непрерывно, охлаждать сталь ниже температуры Мв. Если охлаждение прекратить, то мартенситное превращение практически также останавливается. Эта особенность мартенситного превращения резко отличает его от диффузионного перлитного, которое полностью протекает в изотермических условиях при температуре ниже точки Ль Количество образовавшегося мартенсита в зависимости от температуры, до которой охлажден образец, может быть выражено так называемой мартенситной кривой (рис. 107). Чем ниже температура, тем больше образуется мартенсита. Количество мартенсита при этом возрастает в результате образования все новых и новых кристаллов, а не вследствие роста уже возникших кристаллов и имеющих некогерентную границу. По достижении определенной для каждой стали температуры превращение аустенита в мартенсит прекращается. Эту температуру окончания мартенситного превращения и обозначают Мк. Положение точек Мв и Мк не зависит от скорости охлаждения и обусловлено химическим составом аустенита. Чем больше в аустените углерода, тем ниже температура точек Мв и Мк (рис. 108,а). Все легирующие элементы, за исключением кобальта и алюминия, понижают точки Мв и Мк (рис. 108,6). [c.197]

Чем больше скорость охлаждения при закалке, тем больше прокаливаемость. Однако всегда скорость охлаждения поверхностных слоев закаливаемой детали (образца) выше скорости охлаждения сердцевины. Поэтому влияние термической обработки оказывается более значительным для поверхностных слоев, чем для нижележащих участков, в которых аустенит в процессе охлаждения при закалке распадается на феррито-карбид-ную смесь. Для сердцевины деталей большого сечения улучшающее влияние термической обработки может проявиться в результате неполной прокаливаемости в небольшой степени или даже не проявиться срединные слои металла могут сохранить почти без изменения структуру и свойства, которые они имели до закалки. Если в аустените присутствуют легирующие элементы, то о<ни повышают его устойчивость против распада при более медленном охлаждении, особенно в перлитной области. Это позволяет получить структуру мартенсита или троостит + мартенсит на значительно большей глубине или даже по всему сечению детали (в зависимости от ее размеров и содержания легирующих элементов в твердом растворе). Устойчивость аустенита возрастает также с увеличением размеров его зерна. Повышение температуры нагрева для закалки вызывает рост зерна аустенита и дополнительно повышает прокаливаемость. Однако рост зерна понижает ударную вязкость, что ограничивает возможность повышения прокаливаемости за счет значительного повышения температуры закалки. [c.201]

При медленном охлаждении стали при прохождении критической точки Лг аустенит распадается на ферритно-цементитную смесь Л - Ф + Ц. С ростом скорости охлаждения превращение происходит при все более низких температурах. При достаточно большой скорости охлаждения распад аустенита может не произойти и аустенит, т. е. твердый раствор углерода в Fe , превратится в мартенсит — пересыщенный твердый раствор углерода в Ре . [c.144]

Особенности превращения аустенита в мартенсит дали основания для предположения, что это превращение не подчиняется общим законам фазовых превращений, а происходит путем особых сдвигов , вызывающих мгновенную перестройку кристаллической решетки. Однако исследования, произведенные Г. В. Курдюмовым и его сотрудниками [23, 25—30], показали, что мартенситный тип превращения имеет место в ряде сплавов, а именно Си-А1, Си-2п, Си-5п, Ре-Ы1 и т. д. Оказалось, что превращения в этих сплавах имеют обратимый характер, причем появляется возможность наблюдать рост мартенситных игл при охлаждении, а также их обратное постепенное уменьшение при нагревании [28]. Было также доказано, что в стали при достаточном понижении температуры скорость превращения аустенита в мартенсит уменьшается и при быстром охлаждении появляется возможность задержать мартенситное превращение. [c.392]

В хромистых сталях цементит часто образуется в виде очень прямых пластинок (ф. 376/3). При более высоких скоростях охлаждения все большее количество перлита растет в предпочтительных направлениях, а фронт роста получается зубчатым. Это видно на микрофотографии 376/4, потому что рост перлита был прерван последующим образованием бейнита. Перлит состоит из очень тонких пластин. На микрофотографии 376/5 видны длинные цементитные пластины этого очень тонкопластинчатого перлита. Удлиненное ферритное зерно в нижней части микрофотографии, которое имеет четкую границу с перлитом, является частью бейнита. В верхней части микрофотографии видно зерно доэвтектоидного феррита, образование которого предшествовало образованию перлита. При охлаждении за 78 сек до 500° С образец, показанный на микрофотографии 376/6, не прошел через перлитную область, поэтому перлит отсутствует. Бейнитное превращение полностью не завершилось и поэтому наряду с бейнитом встречается мартенсит. Это более ясно показано на микрофотографии 376/7. [c.28]

Холодные трещины образуются при быстром охлаждении и, как правило, на завершающем этапе мартенситного превращения (ниже 200—400° или после сварки) под влиянием местных собственных термических напряжений, а также напрял<ений, вызванных распадом аустенита в мартенсит, образование которого сопровождается изменениями объема металла. С увеличением содержания углерода в стали склонность ее к мартен-ситному превращению и холодным трещинам возрастает. Холодные трешины всегда возникают по границам зерен, но в дальнейшем мог>т распространяться и по телу зерна. На образование холодных трещин при сварке углеродистой стали существенное влияние оказывает термический цикл сварки. Длительная выдержка стали при температурах выше критической точки Асз вызывает рост зерен аустенита и увеличивает хрупкость стали. Повышенная скорость охлаждения способствует образованию мартенсита в структуре шва и основного металла. Наоборот, при малых скоростях охлаждения аустенит распадается на более стабильные структуры, что обеспечивает большую пластичность металла и предупреждает появление трещин от возникновения собственных напряжений при структурных изменениях в стали. [c.205]

Скорость роста трещины усталости в сварных соединениях при низких температурах такая же или меньше, чем при комнатной температуре и очень близка к значениям этой характеристики у основного металла при соответствующих температурах (рис. 3 и 4). Исключением являются сварные образцы стали Pyromet 538, выполненные дуговой сваркой вольфрамовым электродом, у которых скорость роста трещины усталости при низкой температуре оказалась выше, чем при комнатной. Поскольку значения ао,2 и Ов возрастают при снижении температуры, более низкие значения скорости роста трещины усталости при низкой температуре рассматриваются как нормальное явление. Повышение скорости роста трещины в сварных соединениях стали Pyromet 538, однако, происходит в материале, в структуре которого имеются б-феррит и аустенит последний неустойчив при низких температурах. Таким образом, очевидно, что наличие б-феррита и (или) локальное превращение аустенита в мартенсит под влиянием деформации приводит к увеличению скорости роста трещины усталости в этой стали. [c.249]

Микроструктура всех сварных швов исследованных сталей целиком аустенитная, за исключением сварных образцов стали Pyromet 538, выполненных дуговой сваркой вольфрамовым электродом, в микроструктуре швов которых содержится 6—7 % б-феррита и мартенсит, образующийся под влиянием деформации. По-видимому, таким отличием микроструктуры швов этой стали объясняются относительно низкие значения Ki I) и относительно высокие значения скорости роста трещины усталости в сварных образцах при 4 К- [c.250]

Увеличение скорости охлаждения Понижение тем п е р а т у р ы Напряжение Увеличение размера зерна Положение ючкн Л1 Скорость роста мартенсит-ного кристалла Скорость (степень) превращения Положение точки М Me влияет Увеличывает Не влияет Понижает Уменьшает Понижает [c.53]

Положительное влияние увеличения размера зерна на сопротивление росту усталостной трещины было установлено и на сталях, в том числе на высокопрочных мартенсит-ных. В этой связи показательны данные [ИВ] о трещино-стойкости высокопрочных мартенситных сталей 45ХН2МФА после отпуска при 200 °С. Было установлено, что закалка с температуры перегрева 1200 °С по сравнению с традиционной закалкой с 860 °С существенно увеличивает статическую трещиностойкость увеличилось почти в 2 раза) и повышает сопротивление росту трещины (уменьшается скорость роста трещины). В данном случае положительное влияние такой термообработки связано с тем, что, как показал фрактографический анализ, увеличение размера зерна способствовало переходу от межзеренного разруше- [c.117]

Это явление впервые было обнаружено в алюминиевой бронзе Курдюмовым и Хандросом [48] и было названо термоупругим равновесием. Предельным случаем является упругий мартенсит, который возникает за счет одних только механических напряжений в отсутствие химической движущей силы и исчезает при удалении напряжений. Скорость роста термоупругого мартенсита полностью определяется, очевидно, скоростью изменения движущей силы и не дает никаких сведений о механизме роста. [c.327]

В работе [93], проведенной на образцах из низкоуглеродистой стали 8Е702, исследовали влияние вакуума и коррозионной среды МаС1 на закономерности распространения усталостной трещины (рис. 4.26). Видно, что скорость роста трещины в вакууме значительно медленнее, чем при испытании на воздухе. В коррозионной среде скорость распространения трещины максимальна. В титановом сплаве системы Т1-6А1-4У с различной микроструктурой (состояние поставки, а-фаза -I- превращенная р-фаза, а-фаза + мартенсит отпуска) скорость распространения в вакууме значительно ниже, чем при испытании на воздухе [94]. Из рис. 4.27 видно, что наибольшая разница в скорости роста трещины наблюдается в припороговой стадии распространения трещины. [c.146]

Главными особенностями мартенситного превращения являются (по Г. В. Курдюмову) 1) большая скорость образования зародышей и большая скорость роста их при низких температурах большая скорость образования и роста зародышей объяс-Н5ЩСЯ небольшим относительно смещением атомов при превра-щЛии аустенита в мартенсит 2) ограииченный рост кристаллов мартенсита кристаллы быстро растут до определенного предела, после чего рост прекращается 3) быстрое затухание превращения при остановке охлаждения. [c.137]

Закалка в сталях происходит с полиморфным превращением, выражающимся в том, что в структуре появляется мартенсит — совершенно новая. метастабильная фаза. Свое название эта фаза получила по и.мени немецкого металловеда А. Мартенса, работавшего в начале нашего века. Мартенсит появляется в переохлажденном аустените при 230° С. Это отражено на диаграмме (рис. 48) горизонтальной линией, выходящей из точки Мн. Мартенсит представляет пересыщенный раствор углерода в феррите, у которого из-за избытка углерода кубическая элементарная ячейка превращается в тетрагональную. Мартенсит появляется вследствие бездяф-фузионного процесса, поэтому скорость роста пластин мартенсита огромна (более 1000 м/с). Мартенсит имеет больший объем, чем исходный аустенит, из-за чего не-превращенный аустенит испытывает сильное сжатие, а пластины мартенсита располагаются по определенным кристаллографическим плоскостям. На шлифах пластины мартенсита выглядят как тонкие иглы, ид -щие под [c.165]

Способ теплового травления основан на различии скоростей окисления структурных составляющих с неодинаковым химическим строением, например феррита, цементита, фосфида, а также на различии в ориентации выделившихся кристаллов. Рост анизотропного поверхностного слоя определяется кристаллографическим строением фаз, залегающих в свободном от обработки слое шлифа. Этот способ травления в конце XIX века предложил Мартенс [11]. Позднее его применили Беренс [12] и Осмонд как для железа и стали, так и для меди и ее сплавов. Стид [13] и Вюст [14] применяли способ теплового травления для отличия фосфида железа от карбида железа (цементита). По имени Стида тройная фосфидная эвтектика получила название стеадит . [c.19]

В результате ЭМО на поверхности деталей, изготовленных из порошковых материалов, как и при обработке деталей из компактных материалов, образуется упрочненный слой, состоящий из мартенсита и остаточного аустенита. Результаты рентгеноструктурных исследований, проведенных на приборе ДРОН-3, показали, что с увеличением силы электрического тока повышается содержание углерода в мартенсите, размер блоков мартенсита, количество остаточного аустенита. Возрастает также твердость поверхностного слоя [7]. Это, вероятно, обусловлено тем, что с увеличением силы электрического тока при неизменных прочих условиях возрастают объем высокотемпературной зоны и степень ее разогрева, что приводит к повышению продолжительности воздействия высоких температур, продолжительности роста зерна аустенита. Наличие пористости, незначительная масса исследованных втулок (150 г), а также малая толщина стенок (6 мм) приводят к уменьшению скорости охлаждения при ЭМО, что оказывает значительное влияние на дисперсность мартенсита и характер распределения углерода в поверхностном слое. [c.142]

Мартенситное превращение. Ниже точки начинается область мартенситного превращения, основной причиной которого, как и всякого фазового превращения, является избыток свободной энергии аустенита в сравнении с мартенситом в этой- области температур. Г. В. Курдюмов и О. П. Максимова показали, что мартенситное превращение также связано с образованием центров кристаллизации и роста кристаллов вокруг них, но благодаря малой энергии активации оно протекает с огромной скоростью даже при сравнительно низких температурах. Мартенситное превращение происходит в упругой анизотропной среде и при невысоких температурах, когда перемещение атомов очень затруднено. Поэтому превращение аустенита в мартенсит является безднффузионным происходит лишь изменение типа решетки, при котором атомы перемещаются на расстояния, не превышающие межатомные. Однако перестройка [c.201]

Пластическая деформация приводит к дроблению зерен аустенита и образованию блочной структуры с высокой плотностью дислокаций. Быстрое охлаждение позволяет сохранить мелкоблочную аустенитную структуру до начала мартенсит-ного превращения. Высокая скорость охлаждения особенно важна для ВТМО, так как это предотвращает развитие процесса собирательной рекристаллизации, сопровождающейся ростом зерен. [c.379]

Упругая энергия сдавленной матрицей мартенситной пластины может быть очень большой, и превращение при охлаждении высокотемпературной фазы не может начаться вплоть до того момента, пока химическая движущая сила не превзойдет упругую энергию. Так как при этом возможны другие превращения, происходящие путем образования зародышей и их роста, которые развиваются при значительно меньших значениях движущей силы, то часто мартенсит можно получить лишь при быстром охлаждении от температуры, превышающей температуру превращения. Мартенситное превращение обычно начинается при некоторой температуре Ms, зависящей от предшествующих механической и термической обработок и от размера зерна и не зависящей от скорости охлаждения. В сталях химическая движущая сила в точке Ms составляет около 300 калIмоль, в случае же превращений с малым изменением формы химическая движущая сила значительно меньше этой величины. Большая величина движущей силы отвечает большому температурному гистерезису между превращением при охлаждении и обратным превращением при нагреве. [c.312]

Кристаллы мартенсита ориентационно связаны с решеткой аустенита, поэтому скорость их роста в разных кристаллографических направлениях неодинакова. Вследствие этого кристаллы мартенсита имеют форму пластин, которые закономерно ориентированы в исходном аустените (ОП) мартенсита и (П1) аустенита, [ПО] аустенита и [И 1] мартенсита. Кристаллы мартенсита в зависимости от состава стали, а следовательно, и от температуры своего образования могут иметь различную морфологию и различную субструктуру. Обычно различают два типа мартенсита — пластинчатый и реечный. Пластинчатый мартенсит образуется в высокоуглеродистых сталях, характеризующихся низкой температурой мартенситной точки. В этом случае кристаллы мартенсита состоят в средней своей части из большого числа микродвойников, образующих среднюю зону повышенной травимости, называемую нередко мидрибом . Толщина этих двойников может достигать сотен ангстрем. [c.196]

Превращение аустенита в мартенсит при охлаждении начинается с определенной для каждой хмарки стали температуры М-а, или Ms (в индексе стоят первые буквы слов начало—start ). Температура начала мартенситного превращения не зависит от скорости охлаждения в очень широком диапазоне скоростей, в то время как температура начала перлитного превращения снижается с ростом скорости охлаждения (см. 24). В отличие от перлитного мартенситное превращение невозможно подавить даже при самых больших достигнутых скоростях охлаждения. Мартенситообразовапие происходит в определенном интервале температур между верхней мартенситной точкой Мн и нижней мартенситной точкой, обозначаемой Мк, или Mf, (в индексе стоят первые буквы слов конец — finish ). На С-диаграмме превращений переохлажденного аустенита при температурах Мн и Мк проходят горизонтали (рис. 117), ука- [c.207]

С увеличением степени перегрева скорость зарождения центров аустенита растет быстрее линейной скорости их роста. Поэтому в условиях высокочастотного нагрева, отличающихся сильным перегревом выше точек Л1 и Лз и отсутствием выдержки при максимальной температуре, образуется очень мелкое аустенитное зерно. Оптимальная температура закалки обеспечивает характерную для высокочастотного нагрева структуру безыгольчатого ( бесструктурного ) мартенсита в высокоуглеродистых сталях и мелкоигольчатого мартенсита в доэвтектоидных сталях. С увеличением температуры закалки выше оптимальной структура огрубляется и появляется крупноигольчатый мартенсит. [c.269]

Подвижность атомов углерода при температурах ниже 150°С еще слишком мала. Эта подвижность вполне достаточна, чтобы обеспечить образование карбидных пластин за счет углерода из ближайшего мартенситного окружения. Но она недостаточна, чтобы обеспечить рост выделившихся частиц карбида за счет диффузии углерода из участков мартенсита, еще не охваченных распадом и имеющих исходную высокую концентрацию углерода. В резулитате такого распада мартенсит становится неоднородным с различным содержанием углерода в разных участках. В тех участках, где выделился карбид, концентрация углерода и, следовательно, степень тетрагональности меньше, чем в участках, не затронутых распадом. Два твердых раствора с разной концентрацией углерода сосуществуют длительное время из-за низкой скорости диффузии, и поэтому распад называется двухфазным . Двухфазный распад мартенсита развивается не вследствие роста карбидных частиц из окружающих их участков обедненного углеродом раствора, а в результате выделения новых частиц карбида в участках мартенсита с исходной концентрацией углерода [c.341]

Структурные изменения, наблюдаемые при резке высокохромистых сталей, способных принимать закалку, более сложны. У них, как и у хромоникелевых сталей, отмечается рост зерен в участках перегрева. Вместе с этим у высокохромистых сталей выявляются отличные от предыдущего случая участки, вызванные способностью этих сталей к образованию закалочных структур (рис. 17, б). В этом случае у поверхности реза имеется участок со структурой крупноигольчатого мартенсита, переходящего в мартенсит мелкоигольчатого строения, а затем в троосто-сорбит. Характерно, что мартенсит из-за пониженного содержания углерода в металле поверхности реза обладает невысокой твердостью (ЯК5о=400). В табл. 13 приведены характеристики з. т. в. кромки реза в зависимости от состава разрезаемой стали и скорости резки. [c.43]

В углеродистых сталях с содержанием углерода меньше 0,6% не удается при закалке зафиксировать неотпущенный мартенсит частичный отпуск мартенсита успевает произойти в процессе даже самой резкой закалки [39]. Неотпущенный мартенсит легко получается в заэвтектоидных сталях. Чем меньше еодержание углерода, тем больше должна быть скорость охлаждения для получения нераспавшегося мартенсита. Это обусловливается повыше нием мартенситной точки при уменьшении содержания углерода и быстрым ростом скорости распада мартенсита с повышением температуры. Степень распада у разных кристаллов различна вследствие распространения превращения А-уМ на значительную область температур [4, 39, 42, 33, 53]. Это обусловливает большую неоднородность тетрагональной структуры закаленной малоуглеродистой стали. [c.673]

Эндо объясняет свои наблюдения следующим образом Уменьшение растворения при температурах вплоть до 150° вызывается превращением остаточного аустенита в мартенсит, а также постепенным переходом а-мартенсита в -форму. Начиная от 170°, углерод, растворенный в мартенсите, начинает выделяться частично в виде углерода, как такового, и частично в виде очень маленьких частиц цементита выделение происходит более активно около 250°, отсюда быстрое увеличение растворения. Максимум скорости растворения около 400° вызывается образованием цементита из выделившегося углерода и основной массы железа, и также коагуляцией частичек цел ентита с образованием мелких кристалликов. Эти процессы дают очень мелкую структуру, известную под именем осмондита. Уменьшение растворимости, наблюдаемое в пределах 400—550°, можно приписать коалес-ценции цементита и рекристаллизации кристаллов феррита, вследствие чего происходит уменьшение степени гетерогенности структуры дальнейший рост зерен цементита выше 550° не влияет на коррозию . Следовательно, скорость растворения стали зависит от состояния углерода в стали так же, как и от размеров частиц существующих фаз. [c.467]

Способ теплового травления основан на различии скоростей окисления структурных составляющих с неодинаковым химическим строением, например феррита, цементита, фосфида, а также на различии в ориентации выделившихся кристаллов. Рост анизотропного поверхностного слоя определяется кристаллографическим строением фаз, залегающих в свободном от обработки слое шлифа. Этот способ травления в конце XIX века предложил Мартенс [11]. Позднее его применили Беренс [12] и Осмонд как для железа и [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...