Диффузионный распад - аустенит
Cтраница 2
При температурах выше этого максимума распад аустенита приводит к образованию феррито-карбидной смеси, а при более низких - к образованию различных продуктов промежуточного превращения. Благодаря тому, что в углеродистых и малолегированных сталях диффузионный распад аустенита происходит довольно быстро; в них не наблюдается характерных особенностей кинетики промежуточного превращения и почти всегда, при любой температуре выше мартенситной точки ( но ниже А), мюжно добиться практически полного распада аустенита. [16]
Установлено, что все легирующие элементы, кроме кобальта, повышают устойчивость переохлажденного аустенита и уменьшают скорость его превращения. Последнее отмечается на диаграммах изотермического превращения аустенита, построенных в координатах температура - время, перемещением вправо кривых, отвечающих началу и концу диффузионного распада аустенита, как это показано схематично на фиг. Среди главнейших легирующих элементов Мп, Сг и Мо наиболее резко увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита; Ni, Си и W действуют в этом направлении значительно слабее, a Si и А1 наименее эффективно. [17]
Левее кривых начала распада находится переохлажденный аустенит. Диффузионное превращение происходит в интервале т-р от Ах до т-ры около 500 С. Продуктами диффузионного распада аустенита являются избыточные феррит или карбиды, а также ферритокарбидная смесь пластинчатого строения, дисперсность к-рой увеличивается с понижением т-ры превращения. При малой степени переохлаждения ( высокой т-ре) образуется грубый перлит. Если степень переохлаждения становится большей, подвижность атомов углерода уменьшается и образуется более тонкий перлит - сорбит. [18]
Диффузионный распад аустенита ( сопровождающийся образованием избыточных фаз и феррито-карбиднои смеси с различной степенью дисперсности) происходит с заметной скоростью только в верхней части субкритического интервала температур. Наибольшая скорость этого превращения соответствует температуре на 75 - 80 С ниже критической точки АГг. При дальнейшем увеличении степени переохлаждения скорость диффузионного распада аустенита резко понижается, а при температурах на 200 - 250 С ниже Лг, диффузионное превращение почти не наблюдается. [19]
Многочисленными исследованиями закономерностей изотермического распада аустенита установлено, что в большинстве средне-легированных сталей диффузионный распад аустенита, сопровождающийся образованием избыточных фаз и феррито-карбидной смеси различной степени дисперсности, происходит с заметной скоростью только в верхней части субкритичвокого интервала температур. Максимум скорости этого превращения лежит обычно на 75 - 80 ниже критической точки AI. При дальнейшем увеличении степени пере0 хлаждения скорость диффузионного распада аустенита резко понижается, и уже при температурах, лежащих а 200 - 250 ниже А, чисто диффузионного превращения почти не наблюдается. [20]
 |
Зависимость температуры равенства свободных энергий аустенита и мартенсита одинакового состава ( Та я темшфатуры М от содержания углерода в системе Fe - С.| Зависимость свободных нер. [21] |
Мартенсит - метастабильная фаза; она отсутствует на диаграмме состояния Fe-С ( рис. 85), так как в равновесных условиях, когда система обладает абсолютным минимумом свободной энергии, структура сталей ниже точки А ( 727 С) состоит из смеси двух стабильных фаз - феррита и цементита. Мартенсит при любых температурах обладает большей свободной энергией, чем эта смесь, но ниже температуры Та он отличается меньшей свободной энергией, чем переохлажденный аустенит. Когда в условиях большого переохлаждения не может произойти диффузионный распад аустенита на феррито-карбидную смесь, приводящий систему к абсолютному минимуму свободной энергии, то аустенит бездиффузионным способом превращается в мартенсит, что приводит систему к относительному минимуму свободной энергии. У аустенита гранецентри-рованная кубическая решетка у-железа, а у мартенсита - тетрагональная, близкая к объемноцентрированной кубической решетке а-железа. Ниже точки А решетка у-железа стабильно существовать не может. При больших переохлаждениях в условиях малой подвижности атомов полиморфное v - а-превращение происходит, но углерод не успевает выделиться из раствора в виде карбидной фазы. [22]
При переохлаждении стали на 220 - 350 град превращение аустенита начинается при 500 - 370 С и ниже. При этом продолжительность инкубационного периода и продолжительность превращения, определяемого отрезком а5Ь5, возрастают. Это объясняется некоторым изменением характера превращения. При переохлаждении стали на 220 - 350 град процесс диффузионного распада аустенита ( вторая стадия превращения) осуществляется медленно ввиду малой скорости диффузии при низких температурах JH до конца не завершается. В результате этого в феррите остается некоторое количество избыточного углерода. [23]
При переохлаждении стали на 220 - 350 град превращение аустенита начинается при 500 - 370 С и ниже. При этом продолжительность инкубационного периода и продолжительность превращения, определяемого отрезком а5Ь5, возрастают. Это объясняется некоторым изменением характера превращения. При переохлаждении стали на 220 - 350 град процесс диффузионного распада аустенита ( вторая стадия превращения) осуществляется медленно ввиду малой скорости диффузии при низких температурах и до конца не завершается. В результате этого в феррите остается некоторое количество избыточного углерода. [24]
Такой аустенит обладает меньшей устойчивостью. Однако положение резко меняется, когда температура нагрева достаточно высока и обеспечивает растворение всех карбидов в аустените. Тогда в аустените находится весь углерод и все легирующие элементы. Нерастворенные карбиды, которые могли бы играть роль зародышевых центров при диффузионном распаде аустенита, отсутствуют. Все это приводит к резкому увеличению устойчивости такого аустенита по отношению к распаду при субкритических температурах. [26]
Охлаждение при закалке должно производиться с такой высокой скоростью, чтобы подавить диффузионный распад твердого раствора и зафиксировать высокотемпературное ( либо промежуточное метастабильное) состояние сплава. При закалке без полиморфного превращения фиксируется концентрация легирующих элементов, соответствующая их растворимости при максимальной температуре нагрева В сталях происходит бездиффузионное полиморфное у - а превращение аусте-нита в метастабильную фазу - мартенсит. Мартенсит - это пересыщенный твердый раствор на базе а-железа, в котором концентрация углерода и легирующих элементов соответствует их содержанию в аусте-ните при температуре нагрева под закалку. Скорость охлаждения при закалке сталей должна быть высокой ( больше Укрит - см. рис. 9.13.), чтобы предотвратить диффузионный распад аустенита на ферритно-цементитную смесь. [27]
Эксперимент повторяют для различных т-р переохлаждения. Превращение исследуют с помощью структурного анализа, магнитометрического и дюрометрического анализов, дилатометрического анализа. Левее кривых начала распада находится переохлажденный аустенит. Диффузионное превращение происходит в интервале т-р от Аг до т-ры около 500 С. Продуктами диффузионного распада аустенита являются избыточные феррит или карбиды, а также ферритокарбидная смесь пластинчатого строения, дисперсность которой увеличивается с понижением т-ры превращения. При малой степени переохлаждения ( высокой т-ре) образуется грубый перлит. Если степень переохлаждения становится большей, подвижность атомов углерода уменьшается и образуется более тонкий перлит - сорбит. При еще большем переохлаждении аустенита дисперсность смеси увеличивается - образуется троос-тит. С увеличением степени дисперсности ферритокарбидной смеси возрастают твердость, пределы прочности и текучести стали. Промежуточное превращение происходит при т-ре ниже диффузионного до начала бездиффузионного ( мартенситного) превращения. Продуктом промежуточного превращения является фер-ритоцементитная смесь игольчатого строения - бейнит. [28]
 |
Схема кинетической диаграммы температуры для аустенитной стали, в которой в температурном интервале от Ai до мартенситной точки наблюдается только выделение карбидной фазы. [29] |
Это обстоятельство необходимо также учитывать при рассмотрении кинетики превращений в сталях, содержащих карбиды таких элементов, как вольфрам, ванадий или титан, с трудом растворяющиеся в аустените при нагреве. Может оказаться, что-аустенит при заданных условиях нагрева не содержит в своем составе этих элементов и имеет пониженное содержание углерода по сравнению с аналогичными сталями, не имеющими в своем составе сильно карбидо-образующих элементов, так как часть углерода остается нерастворенной и находится в виде карбидов. Такой аустенит более склонен к распаду. Однако положение резко меняется, когда температура нагрева достаточно высока и обеспечивает растворение всех карбидов в аустените. Тогда в аустените находятся весь углерод и все легирующие элементы. Нерастворенные карбиды, которые могли бы играть роль зародышевых центров при диффузионном распаде аустенита, отсутствуют. [30]
Страницы: 1 2 3