Изотермический распад аустенита

В практических условиях получают неравновесные структуры, образовавшиеся при изотермическом распаде аустенита следующим образом (Образцы исследуемой, например эвтектоидной, стали нагревают на 30—50°С выше А_С1 и после выдержки, необходимой для выравнивания температуры по сечению образцов, быстро переносят в ванну с расплавами солей, температура которого ниже Аr₁ автоматически поддерживается постоянной. Образец стали быстро охлаждается до температуры расплава, и переохлажденный аустенит распадается не в процессе охлаждения, а при постоянной температуре.

Диаграмма изотермического распада аустенита строится на основе наблюдений за превращениями при постоянных температурах, например через каждые 50°C, т.е. при 700, 650 600, 550 ,500, 450°C и т.д. По оси ординат откладывают температуру, а по оси абсцисс – время в секундах с применением логарифмической шкалы (рис 7.3). Время отмечают точками на сетке диаграммы, которые соединяют плавными кривыми, имеющими вид С-образных линий. Затем отмечают температуры начала и конца А → М превращения М_н и М_к. Левее кривой I и выше точки М_н находится область переохлажденного аустенита (инкубационный период). Кривая I характеризует устойчивость переохлажденного аустенита при различных температурах. Любая точка на ней при заданной температуре указывает время начала, а точка на кривой II – время конца распада аустенита. Правее кривой II находятся продукты распада – перлит, сорбит, троостит и бейнит, образование которых зависит от условий протекания диффузионных процессов. Диффузия протекает тем полнее, чем выше температура изотермической выдержки и больше время, затраченное на превращение аустенита.

В результате распада аустенита эвтектоидной стали между точками a и b (температура 700°C) образуется перлит. Перлит – равновесная структура. Его образование требует незначительного переохлаждения аустенита. Перед распадом углерод диффундирует внутри аустенита и скапливается в определенных местах. Затем в месте скопления углерода выделяется пластинка цементитной фазы, которая начинает расти и утолщаться. Ее образование приводит к уменьшению содержания углерода рядом с пластинкой, что способствует в этом месте γ → α превращению и образованию пластинки феррита. Затем начинает расти следующая пластинка цементита, вновь образуется феррит и, таким образом, постепенно возникает участок перлита, в котором пластинки цементита и феррита чередуются. Твердость перлита 1800-2000МПа.

Рис. 7.3. Диаграмма изотермического распада
аустенита эвтектоидной стали,

При переохлаждении до температуры 650°C распад аустенита произойдет между точками a₁ и b₁ при мерее благоприятных условиях для диффузионных процессов, чем при образовании перлита. В результате образуется более мелкая, чем перлит, смесь феррита и цементитом, которую называют сорбитом - С (по имени английского ученого Сорби). От перлита сорбит отличается повышенной твердостью (2500-3000 МПа) и более высокими прочностью и упругостью при достаточной вязкости.

Распад аустенита между точками a₂и b₂ (температура 550°C) приводит к образованию более мелкой, чем сорбит, смеси феррита с цементитом. Эту высокодисперсную смесь называют трооститом Т (по имени французского ученого Трооста). От сорбита троостит отличается более высокой твердостью (3500-4000 МПа), более высокими упругими свойствами и меньшей вязкостью.

Перлит, сорбит и троостит – это смеси феррита и цементита, отличающиеся лишь размерами пластин цементитной фазы и расстояниями между ними, но это отличие существенно сказывается на механических свойствах.

При температуре ниже 550°C скорость превращения аустенита замедляется (рис 7.3). Полученную в этих условиях структуру называют игольчатым трооститом или бейнитом Б (по имени американского ученого Бейна). Бейнит представляет собой структуру, состоящую из несколько пересыщенного α–твердого раствора, претерпевшего мартенситное превращение, и частиц цементита. Бейнит имеет игольчатое строение и более высокую твердость, чем троостит.

Рассмотренные превращения происходят в эвтектоидной стали. В доэвтектоидных сталях, содержащих менее 0,8% С, превращение начинается с образования феррита.

Рис. 7.4. Диаграмма распада переохлажденного аустенита для эвтектоиднои стали с наложенными на нее кривыми охлаждения ν₁> ν₂> ν₃>ν₄> ν₅>ν_к—критическая скорость закалки, t_тiп — температура минимальной устойчивости переох­лажденного аустенита, τ_тiп — время минимальной устойчивости аустенита, П —перлит, С — сорбит, Т — троостит

На рисунке 7.4 температурные кривые изображаются линиями v₁, v_2, v_3, v₄ , v₅ и v_кр, наклон которых характеризует скорость охлаждения в °С/с. При скорости охлаждения, соответствующей v₁ аустенит превратится в перлит, при v₂ – в сорбит, v₃- в троостит, v₄- в бейнит, v₅ – в мартенсит.

Дата добавления: 2014-10-08; просмотров: 1365; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!