Превращения в сталях протекающие при охлаждении нагретой стали

В основе фазовых и структурных превращений при охлаждении лежат процессы распада, образовавшегося при нагреве аустенита с переходом его в различные по равновесности фазы и различные по морфологии и дисперсности структуры, определяющие различие свойств охлажденной стали. При охлаждении протекают также процессы и в феррите, если распад аустенита сопровождался выделением феррита или если нагрев не превышал температуры сохранения ферритной фазы.

Важнейшими фазовыми превращениями аустенита при охла­ждении являются перлитное, бейнитное (промежуточное) и мартенситное.

Различают нормальный, сдвиговый (мартенситный) и проме­жуточный механизмы полиморфных превращений. При нормаль­ном превращении, характерном для ферритного и перлитного γ→α-переходов, кристаллы новой фазы образуются в результате неупорядоченных процессов перемещения атомов через границы исходной и новой фаз.

Наличие в объеме γ-фазы участков, флуктуационно обедненных углеродом, предопределяет возможность возникновения ферритной фазы при охлаждении аустенита. В зависимости от температу­ры аустенитизации, а следовательно, от размера исходного зерна аустенита при его охлаждении возникают различные разновид­ности феррита. При медленном охлаждении аустенит распадается с образованием полиэдрического феррита, а при быстром охлаж­дении — игольчатого феррита. Местом зарождения полиэдриче­ского феррита являются преимущественно границы исходного аустенитного зерна.

В отличие от этого нормального механизма образования фер­рита крупнозернистый аустенит сталей, содержащих 0,08— 0,4 % С, при относительно быстром охлаждении распадается с образованием видманштеттового феррита, имеющего четко вы­раженную крупноигольчатую структуру.

Выделение структурно-свободного феррита предшествует пер­литному превращению аустенита. При дальнейшем охлаждении аустенита образуется ферритно-цементитная смесь — перлит. Составляющие этой смеси имеют пластинчатую форму. С увеличением интенсивности охлаждения содержание перлита в струк­туре сначала увеличивается до максимального значения, а затем уменьшается.

Зародыши цементита появляютсяв обогащенных углеродом участках γ-фазы, на границах бывшего зерна аустенита, на нерастворившихся карбидных частицах. Важнейшими характеристиками перлитной структуры являются межпластиночное расстояние и размеры колоний.

По мере снижения температурного интервала превращения условно принято различать перлит, сорбит и троостит.

Мартенсит является пересыщенным твердым раствором угле­рода в α-Fe. Концентрация растворенного в нем углерода и леги­рующих элементов такая же, как и в исходном аустените.

Отличитель­ной особенностью образования мартенсита является сдвиговый механизм фазового превращения, для которого характерно упо­рядоченное, взаимосвязанное перемещение атомов на расстояния, меньшие межатомных, без обмена атомов местами таким образом, что соседи любого атома в исходной фазе остаются его соседями в новой мартенситной фазе.

Различают атермическое, взрывное и пол­ностью изотермическое мартенситные превращения.

В мелком исходном аустенитном зерне образуются дисперсные кристаллы мартенсита, такой мартенсит называют бесструк­турным или гарденитом.

Различают две морфологические разновидности мартенсита, отличающиеся строением кристаллов, субструктурой, а также плоскостью габитуса—пластинчатый и реечный мартенсит.

Пластинчатый мартенсит образуется преимущественно в средне- и высоколегированных сталях

Реечный мартенсит образуется в закаленных малоуглеродистых низко- и средне- легированных сталях. Бейнит представляет собой смесь феррита и дисперсных кар­бидов, различимых только с помощью электронного микроскопа. Существуют две морфологические разновидности бейнита — верх­ний и нижний.

При промежуточном превращении происходит процесс перераспределения углерода между α и γ-фазами.

После оконча­ния промежуточного превращения из остаточного пересыщенного углеродом аустенита выделяются карбиды, и он приобретает спо­собность к дальнейшему распаду по механизму распада перлита.

В температурном интервале превращения, близком к перлитному, образуется структура верхнего бейнита, характеризующаяся перистым строением. Бейнит, образовавший­ся при температурах, несколько превышающих температуру М_н, имеет игольчатое строение и называется нижним.

Для промежуточного превращения, в результате которого образуется бейнит, характерны признаки как мартенситного, так и перлитного превращения. Бейнитному превращению пред­шествуют диффузионное перераспределение углерода в аустените.

Поиск по сайту: