6.2.4. Промежуточное (бейнитное) превращение

Бейнитное превращение протекает в интервале температур от 500°С до М_Н(см. рис. 33).

Механизм превращения сочетает в себе элементы диффузионного перлитного и бездиффузионного мартенситного превращений. Бейнит – феррито-цементитная смесь, в которой феррит несколько пересыщен углеродом: Б= Ф_0,2%С+Ц.

В диапазоне температур переохлаждения аустенита от 500°С до 350°С образуется верхний бейнит перистого строения, с низкими показателями прочности и пластичности.

В диапазоне температур от 350°С до М_Н образуется нижний бейнит игольчатого (пластинчатого) строения. Нижний бейнит обладает более высокой твёрдостью и прочностью, чем продукты перлитного превращения.

Бейнитное превращение не идёт до конца, в структуре сохраняется А_ОСТ.

6.2.5. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении

Если на диаграмму изотермического распада аустенита (С-кривую) нанести векторы скоростей охлаждения(рис. 37), то можно определить структуру, получаемую при охлаждении аустенита.

Продукты перлитного превращения получают непрерывным медленным охлаждением. При скорости охлаждения V₁образуется перлит, приV₂- сорбит,V₃– троостит. Эти структуры можно получить также изотермической выдержкой при соответствующей температуре переохлаждения, например, векторV₆дает структуру сорбита.

Мартенсит получают при непрерывном охлаждении со скоростью больше критической (например, V₅). При скорости охлаждения V₄часть аустенита превращается в троостит, часть, ниже точки М_Н, превращается в мартенсит. Таким образом, формируется структура Т+М+ А_ОСТ.

Бейнит в углеродистой стали получают только при изотермической выдержке: вектор V₇.

Рис. 37. Диаграмма изотермического распада аустенита с нанесенными на нее скоростями охлаждения

6.2.6. Влияние легирующих элементов на распад аустенита

Легирующие элементы влияют на диффузионные процессы и на полиморфное  превращение:

• в присутствии легирующих элементов снижается диффузионная подвижность углерода,

• диффузионная подвижность самих легирующих элементов мала,

• легирующие элементы замедляют  превращение.

Таким образом, легирующие элементы, находящиеся в твердом растворе, увеличивают устойчивость аустенита к распаду, т.е. сдвигают С-кривую вправо. Кроме того, легирующие элементы понижают точки начала и конца мартенситного превращения, увеличивая количество остаточного аустенита.

3. Превращения мартенсита при нагреве (при отпуске)

Структура мартенсита – неравновесная, поэтому нагрев приводит к её распаду с образованием более устойчивых структур (отпуску мартенсита). Основные превращения при отпуске:

1. Превращение мартенсита (t=100…350°C) сопровождается обеднением твердого раствора углеродом и выделением дисперсных ε-карбидов (~Fe2C):

М →Мобедн+ε–карбиды.

2. Распад остаточного аустенита (t=200…300°C) происходит по бейнитному механизму с образованием тех же фаз: _.

Аост→Мобедн+ε–карбиды.

Получаемую при температурах до 350°Cструктуру называют мартенситом отпуска. Она состоит из обеднённого углеродом мартенсита и дисперсных ε-карбидов, когерентно связанных с кристаллической решеткой твердого раствора. М_ОТПсохраняет высокую твердость, но имеет повышенную пластичность по сравнению с мартенситом закалки.

3. Карбидное превращение (t=350…400°C). Завершается диффузионное выделение углерода из α-твёрдого раствора, одновременно ε-карбиды превращаются в цементит:

М_обедФ

ε–карбид(Fe2C)→Fe3C.

Эта высокодисперсная феррито-цементитная смесь называется трооститом отпуска. Образование Т_отпсопровождается некоторым снижением прочности и твердости при повышении пластичности и вязкости.

4. Коагуляция и сфероидизация карбидов (t>500°C). Фазовый состав структуры сохраняется, но частицы цементита укрупняются и приобретают сферическую форму. Такую структуру называютсорбитом отпуска, он имеетзернистое строение. С_ОТПобладает высокой пластичностью, вязкостью, сопротивлением хрупкому разрушению. Твердость и прочность С_ОТПснижается из-за укрупнения карбидных частиц.