Превращения сталей в твердом состоянии

Большинство технологических операций (термическая обработка, обработка давлением и др.) проводят в твердом состоянии, поэтому рассмотрим более подробно превращения сталей при температурах ниже температур кристаллизации

Этот процесс вызван уменьшением растворимости углерода в феррите. Конечная структура будет двухфазной: феррит и третичный цементит, причем цементит располагается в виде прослоек по границам ферритных зерен. (рис. ) Третичный цементит ухудшает технологическую пластичность.

При 20-25 °C третичный цементит имеется во всех железоуглеродистых сплавах, содержащих более 0,0002% С. Однако роль третичного цементита в формировании свойств невелика, так как его содержание мало по сравнению с цементитом, выделившимся при других фазовых превращениях. Обычно при рассмотрении структуры сплавов с содержанием углерода более 0,02% о третичном цементите не упоминают.

Рис. Микроструктура стали с содержанием углерода <0,02% (технически чистое железо) после отжига. х100

Сплав с содержанием 0,8% С называется эвтектоидной сталью. В нем при температуре 727⁰С происходит эвтектоидное превращение, в результате которого из аустенита выделяются феррит с содержанием 0,02% С и цементит. Такую смесь двух фаз (структурной составляющей) называют перлитом (рис. ). Перлит чаще всего имеет пластинчатое строение и является прочной структурной составляющей: σ_в=800…900 МПа; σ_0,2=450МПа; δ≤16%; твердость-180…200НВ.

Сплавы с содержанием углерода менее 0,8% называют доэвтектоидными сталями. Эвтектоидному превращению в таких сталях предшествует частичное превращение аустенита в феррит. Поэтому структура таких сталей состоит из феррита и перлита с различным содержанием данных фаз в зависимости от количества углерода, присутствующего в сталях. (рис.) С увеличением углерода количество перлита увеличивается.

а)	б)

Рис. Микроструктура эвтектоидной стали.

Перлит при 100х (а) и 1000х (б).

Сплавы с содержанием углерода >0,8% называют заэвтектоидными сталями. Эвтектоидному превращению в этих сталях предшествует выделение из аустенита вторичного цементита (Ц_II) из-за уменьшения растворимости углерода в аустените. При температуре эвтектоидного распада аустенит стали теряет углерод до 0,8% и испытывает эвтектоидное превращение. При медленном охлаждении вторичный цементит выделяется на границах аустенитных зерен, образуя сплошные оболочки, которые на микрофотографиях выглядят светлой сеткой. (рис. ) Максимальное количество структурно свободного цементита (~20%) содержится в сплаве с содержанием углерода 2,14 %.

а) Сталь 35	б) Сталь 10
в) Сталь 50	г) Сталь 20
д)	е) Сталь 60

Рис. Микроструктуры доэвтектоидных сталей после отжига.

100^х (а, в, д ), и 1000х (б, г, е).