Диффузионное превращение переохлажденного аустенита

Распад аустенита при температурах, которые ниже 550 С, происходит в условиях замедления диффузионных процессов. Это приводит к тому, что пересыщеннй твердый раствор углерода в железе-α не может полностью избавиться от лишенего углерода. Поэтому при температурах высших 550 С получается твердый раствор углерода в железе-α типа и содержание углерода в таком образце составляет около 0,1−0,2%.

Таким образом, при распаде аустенита в нижней температуной области (там, где температуры меньше 550 С) диаграммы изотермического превращения создается смесь перенасыщенного твердого раствора углерода и карбида (бейнита) [5, c. 352].

Мартенситное превращение абсолютно отличается от перлитного: оно не полностью подчиняется основным законам кристаллизации в твердом состянии. При большой степени охлаждения, доходящей до температуры, соответствующей началу мартенситного превращения для указанного вида стали, в аустените практически мгновенно возникают иголки мартенсита, но последующее их взращивание и увеличение не наблюдаются. Это объясняется тем, что мартенситного превращения, в отличие от перлитного есть бездиффузионным.

Распад аустенита возможен как при непрерывном охлаждении, когда процесс протекает от температур нагрева при закаливании до комнатной температуры, так и при постоянной температуре, когда наблюдается изотермический распад аустенита. Обработка аустенита, которая производится при постоянной температуре, называется изотермической, при этом распад аустенита происходит не при охлаждении стали, а во время выдержки её при определенной температуре. Высокая скорость охлаждения обеспечивает переохлаждение и не позволяет аустениту распасться с получением в конечном итоге ферритно-цементитной смеси.

3. Влияние скорости охлажения на распад аустенита Если скорость охлаждения увеличивается до 50 град/сек, то распад аустенита не успевает закончиться, размеры пластинок цементита достигают лишь десятых частиц микрона, они будут заметными лишь при очень больших увеличениях. Получаем сорбитом (по имени Р. В. Сорби — английского естествоиспытателя).

Если скорость охлаждения увеличивается до 100 град/сек, то полностью успевает завершиться лишь второй этап распада аустенита, а третий этап останавливается ещё в самом начале. Поэтому размеры пластинок цементиту измеряются стотысячными и миллионными частицами миллиметра. Эта структура имеет название троостита (на имя Л. Трооста — французского химика). Наличие самых тонких пластинок цементиту можно обнаружить с помощью электронного микроскопа.

Если скорость увеличить 150−200 град/сек, то успевает завершиться лишь перегруппировка атомов железа, образуется пересыщенный метастабильный твердый раствор внедрения углерода в α-железе с перекрученной кристаллической решеткой. Эта структура называется мартенситом (на имя А. Мартенса — немецкого металловеда) [5, c. 122].

Схемы, характеризирующие разные скорости процессов распада аустенита показаны на странице 15 для одного образца стали У8.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог сказанному выше, можно утверждать, что перлит, сорбит и троостит по своей структуре есть двухфазными смесями (феррита и цементита). Они отличаются друг от друга дисперсностью цементита; мартенсит — однофазен. Механические свойтсва закаленной стали отличаются количеством, размером и свойствами структурных составляющих. Наибольшей твердостью отличается углеродная закаленная сталь со структурой мелкозернистого мартенсита и небольшого количества остаточного аустенита.

Структура перлита, который выходит при медленном охлаждении сплавов, называется равновесной, как и другие структуры, чем отличается от равновесной структуры сорбита, троостита, мартенсита, которые выходят при ускоренных охлаждениях и называются неравновесными. Это можно использовать при обосновании выбора режимов пластической и термической обработки изделий.

Для повышения производительности агрегатов на многих металлургических и машиностроительных предприятиях эксплуатируются проходные печи, в которых изделия (штрипс, горны и т. д.) нагревают с высокой скоростью к необходимым температурам без изотермической выдержки. Это приводит к смещению критических точек стали, растворению специальных карбидов при высших температурах и, следовательно, изменяет структурное состояние аустенита, влияет на его характеристики и требует учета при выборе скоростей остаточного охлаждения изделий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Иванов В. Н. Словарь-справочник по литейному производству. — М.: Машиностроение, 1990. — 384 с.: ил. ISBN 5−217−241−1.

Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: Справ. изд./ Банных О. А., Будберг П. Б., Алисова С. П. и др. М.: Металлургия, 1986. 440 с. УДК 669.

15.017.

12(083).

Гуляев А. П. Металловедение. — М.: Металлургия, 1977. — УДК669.

0(075.

8).

Циммерман Р., Гюнтер К. Металлургия и материаловедение. Справ изд. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1982. 480 с.

Ржевская С. В. Материаловедение. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. 456 с.

Курдюмов Г. Ст, Явища закалки и отпуска стали, М., 1960; Ентин Г. И., Превращение аустенита в стали, М., 1960.