Закономерности превращения

Образцы нагревают до температуры, при которой структура состоит из однородного аустенита (727^оС). Затем переносят в термостаты с заданной температурой (интервал 25 – 50° С). Превращение аустенита можно легко обнаружить с помощью наблюдений за изменением магнитных характеристик, так как аустенит парамагнитен, а феррит и цементит обладают магнитными свойствами.

Получают серию кинетических кривых, которые показывают количество образовавшегося перлита в зависимости от времени, прошедшего с начала превращения.

В начале наблюдается инкубационный подготовительный период, время, в течение которого сохраняется переохлажденный аустенит. Превращение протекает с различной скоростью и достигает максимума при образовании 50% продуктов распада.

а
б
Рисунок 12.3 – Кинетические кривые аустенита при охлаждении (а), диаграмма изотермического превращения аустенита (б)

 

Затем скорость начинает уменьшаться и постепенно затухает. С увеличением степени переохлаждения устойчивость аустенита уменьшается, а затем увеличивается.

Горизонтальная линия М_н показывает температуру начала бездиффузионного мартенситного превращения. Такие диаграммы называются диаграммами изотермического превращения аустенита (рисунок 12.3б).

При малых степенях переохлаждения, в области температур 727...550^оС, сущность превращения заключается в том, что в результате превращения аустенита образуется механическая смесь феррита и цементита, состав которой отличается от состава исходного аустенита. Аустенит содержит 0,8 % углерода, а образующиеся фазы: феррит – 0,02 %, цементит – 6,67 % углерода.

Время устойчивости аустенита и скорость его превращения зависят от степени переохлаждения.

Максимальная скорость превращения соответствует переохлаждению ниже температуры А₁ на 150...200°С, то есть соответствует минимальной устойчивости аустенита.

Механизм превращения представлен на рисунке 12.4.

При образовании перлита из аустенита ведущей фазой является цементит. Зарождение центров кристаллизации цементита облегчено на границе аустенитных зерен.

а	б	в
Рисунок 12.4 – Механизм превращения аустенита в перлит

Образовавшаяся пластинка цементита растет, удлиняется и обедняет соседние области углеродом. Рядом с ней образуются пластинки феррита. Эти пластинки растут как по толщине, так и по длине. Рост образовавшихся колоний перлита продолжается до столкновения с кристаллами перлита, растущими из других центров.

Свойства и строение продуктов превращения аустенита зависят от температуры, при которой происходит процесс его распада.

Толщина соседних пластинок феррита и цементита определяет дисперсность структуры и обозначается Δ₀. Она зависит от температуры превращения. В зависимости от дисперсности продукты распада имеют различное название.

мм – перлит.

Образуется при переохлаждении до температуры Т=650...700°С, или при скорости охлаждения V_охл = 30...60 °С/с. Твердость составляет 180...250 НВ.

мм – сорбит

Образуется при переохлаждении до температуры Т = 600...650°С, или при скорости охлаждения V_охл = 60°С/с. Твердость составляет 250...350 НВ. Структура характеризуется высоким пределом упругости, достаточной вязкостью и прочностью.

мм –троостит

Образуется при переохлаждении до температуры Т = 550...600°С, или при скорости охлаждения V_охл = 150°С/с. Твердость составляет 350...450 НВ. Структура характеризуется высоким пределом упругости, малой вязкостью и пластичностью.

Твердость ферритно–цементитной смеси прямо пропорциональна площади поверхности раздела между ферритом и цементитом.

Если температура нагрева незначительно превышала температуру А₁ и получений аустенит неоднороден по составу, то при малой степени переохлаждения образуется зернистый перлит.