КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Перлитное превращениеПерлитная область (рис. 8.8) распространяется на интервал температур от точки A1 до температуры 550—500 °С. Превращение переохлажденного аустенита в перлит заключается в распаде аустенита на феррит и цементит и по своему механизму является диффузионным. Перед распадом углерод диффундирует внутри аустенита и скапливается в определенных местах на границе зерна аустенита с образованием зародышей цементита. Рост зародышей цементита происходит за счет диффузии углерода из прилегающих объемов аустенита, что приводит к обеднению углеродом аустенита, окружающего образовавшиеся пластины цементита, и способствует превращению его в феррит. Поэтому рядом с цементитными пластинами образуются пластины феррита. Таким образом, возникает участок перлита, в котором пластины цементита и феррита расположены параллельно на расстоянии l0 (рис. 8.9). При дальнейшем росте перлитного зерна эти пластины удлиняются (краевой рост) и присоединяются новые пары пластин, параллельные исходным (боковой рост). Такой процесс происходит до превращения всего аустенита в перлит.
Чем ниже температура, при которой происходит распад аустенита, тем дисперснее образующаяся ферритно-цементитная смесь. Степень дисперсности принято характеризовать межпластиночным расстоянием l0 (см. рис. 8.9), под которым понимают усредненную сумму толщин двух соседних пластинок феррита и цементита. Перлит (рис. 8.10, а) получается в результате распада аустенита при малых степенях переохлаждения в области температур от А1 до 650 °С (l0 = 0,6 - 1,0 мкм; НВ 180—250). При распаде аустенита в интервале температур 650—600 °С образуется более мелкая, чем перлит, ферритно-цементитная смесь (lo = 0,25 - 0,3 мкм; НВ 250— 330), называемая сорбитом (рис. 8.10,6). Распад аустенита в интервале температур 600—500 °С дает очень тонкую ферритно-цементитную смесь (l0 = 0,1 -0,15 мкм; НВ 330—400), называемую трооститом (рис. 8.10, в). Таким образом, перлит, сорбит и тро-остит представляют собой ферритно-цементитную смесь. Они различаются между собой размерами частиц цементита: в сорбите эти частицы мельче, чем в перлите, а в троостите мельче, чем в сорбите. При изотермическом превращении аустенита доэвтектоидных сталей в интервале температур выше изгиба С-кривой процесс начинается с выделения феррита (линия а—b на рис. 8.11). При температуре ниже точки А1 после выделения некоторого количества феррита аустенит превращается в ферритно-цементитную смесь. С понижением температуры изотермического превращения -уменьшается выделение избыточного феррита. Выделение феррита прекращается при температуре, соответствующей изгибу С-кривой, и распад аустенита происходит без выделения избыточного феррита. При этом образуется ферритно-цементитная смесь (троостит) с таким количеством углерода, которое содержит доэвтектоидная сталь. Поскольку с понижением температуры количество выделяю-щегося избыточного феррита уменьшается, то в образующейся при распаде аустенита фер- ритно-цементитной смеси этих сталей содержание углерода меньше 0,8 %. Такой эвтектоид, образовавшийся • из переохлажденного аустенита и имеющий концентрацию, отличную от эвтектоидной (0,8%), называется квазиэвтектоидом. При изотермическом превращении заэвтектоидных сталей процесс аналогичен. Разница только в том, что вместо избыточного феррита выделяется избыточный цементит. § 8.6. Мартенситное превращение Мартенсит является основной структурой закаленной стали. В большинстве случаев в стали стремятся получить эту структуру, так как сталь, закаленная на мартенсит, обладает высокой твердостью (HRC 50—65). Мартенсит имеет совершенно отличную от других структур природу и образуется не так, как ферритно-цементитные структуры. Характерной особенностью аустенитно-мартенситного превращения является его бездиффузионный характер - При сильном переохлаждении углерод не успевает выделиться из твердого раствора (аустенита) в виде частичек цементита, как это имеет место при образовании перлита, сорбита и троостита. Происходит перестройка решетки Y-железа в решетку а-железа. Атомы углерода остаются в решетке а-железа и поэтому сильно ее искажают. Такую искаженную кристаллическую решетку называют тетрагональной (рис. 8.12), в которой один параметр с больше другого а и, следовательно, отношение параметров с/а > 1. Степень искаженности (тетрагональности) тем
выше, чем больше углерода в стали. Следовательно, мартенсит представляет собой твердый раствор углерода в а-железе. В насыщенном растворе содержание углерода составляет 0,02 %, а в мартенсите содержится столько углерода, сколько его содержится в аустените, поэтому мартенсит является перенасыщенным а-твердым раствором. Мартенситный кристалл имеет форму тонкой пластины, но очень редко плоскость мартенситной пластины совпадает с плоскостью шлифа (рис. 8.13, а). Обычно под микроскопом они имеют вид игл различной толщины (рис. 8.13, б). Размер пластин (игл) мартенсита зависит от размера зерен аустенита. Чем мельче зерна аустенита, тем мельче получаются пластины (иглы) мартенсита. При температуре, соответствующей критической точке М, (рис. 8.14), появляются первые иглы мартенсита, поэтому температура точки Мн — это температура начала образования мартенсита. Более полное превращение аустенита в мартенсит происходит при более низких температурах, и при определенной температуре, соответствующей точке Мк (рис. 8.15), превращение прекращается. Это вторая критическая точка — точка температуры конца превращения аустенита в мартенсит. Таким образом, весь процесс образования мартенсита из аустенита протекает не при одной температуре, а в интервале температур. Температура мартенситного превращения изменяется в зависимости от содержания углерода. Чем больше в стали углерода, тем ниже температура точек Мн и Мк (рис. 8.15). Поэтому, чтобы в высокоуглеродистых сталях получить большее количество мартенсита, их следует охлаждать до температур ниже 0 °С. Характерным для мартенситного превращения является то, что даже при температуре конца мартенситного превращения (точка Мк) невесь аустенит превращается в мартенсит. Аустенит, не перешедший в мартенсит при данной температуре, называется остаточным аустенитом (Аост, на рис. 8.14). Аустенитно-мартенситное превращение сопровождается увеличением удельного объема, что является одной из основных причин возникновения при закалке внутренних напряжений, вызывающих деформации и трещины.
|