Диаграмма изотермического превращения аустенита. Диффузионное превращение
При изотермическом отжиге эвтектоидную сталь У8 нагревают до температуры на 30-50°С выше точки Ас1 (Ас1 = 730°С) и после выдержки охлаждают до температуры 650-680°С.
В результате изотермического отжига стали У8 получаем твердость НВ = 150 (рисунок 3). Структура после отжига – крупнопластинчатый перлит. Перлитное превращение переохлажденного аустенита протекает при температурах Ar1 = 500ºC. В процессе превращения происходит полиморфное -превращение и диффузионное перераспределение углерода в аустените, что приводит к образованию ферритно-цементитной структуры:
АФ + Fe3C = Перлит.
Аустенит, практически однородный по концентрации углерода, распадается с образованием феррита и цементита, содержащего 6,67%С, т.е. состоит из двух фаз, имеющих различную концентрацию углерода. Ведущей, в первую очередь возникающей фазой при этом является карбид (цементит). Его зародыши, как правило, образуются на границах зерен аустенита.
В результате роста частиц этого карбида прилегающий к нему объем аустенита обедняется углеродом, снижает свою устойчивость и испытывает полиморфное -превращение. При этом кристаллики феррита зарождаются на границе с цементитом, который облегчает этот процесс.
Последующий рост ферритных пластинок ведет к обогащению окружающего аустенита углеродом, что затрудняет дальнейшее развитие -превращения. В обогащенном таким образом углеродом аустените зарождаются новые и растут ранее возникшие пластинки цементита. Вследствие этих процессов образования и роста частиц карбидов вновь создаются условия для возникновения новых и роста имеющихся кристалликов (пластинок) феррита. В результате происходит колониальный (совместный) рост кристалликов феррита и цементита, образующих перлитную колонию.
При диффузионном распаде аустенита происходит образование избыточных фаз—феррита или карбида и образование феррито-карбидной смеси различной степени дисперсности. В зависимости от степени дисперсности феррито-карбидную смесь часто называют перлитом, сорбитом или трооститом. Кроме того, при диффузионном распаде аустенита принципиально возможно образование графита и графито-ферритной смеси. Однако в большинстве случаев их образование из аустенита происходит крайне медленно, и поэтому эти процессы обычно не принимаются во внимание при рассмотрении закономерностей РАСПАДА переохлажденного аустенита диффузионным путем.
На кинетику диффузионного превращения аустенита большое влияние оказывают не только состав аустенита, но и температура нагрева, величина зерна и многие другие факторы. Максимум скорости диффузионного РАСПАДА аустенита обычно находится при температурах на 75—80° ниже точки A1 При более высоких или более низких температурах скорость этого превращения резко уменьшается. При температурах на 200— 250г ниже А1 скорость диффузионного превращения ничтожно мала, и оно практически совершенно не проявляется.
Диаграмма изотермического превращения аустенита. Промежуточное превращение
Как раз при этих, более низких, температурах обычно становится заметным промежуточное превращение аустенита. Температурный интервал и кинетика развития промежуточного превращения зависят в основном от химического состава аустенита. Этот интервал понижается с повышением содержания углерода и легирующих элементов.
Характерной особенностью промежуточного превращения является то, что при достижении определенного процента РАСПАДА при данной температуре развитие превращения приостанавливается, оставляя большее или меньшее количество непревращенного аустенита. Чем ниже температура превращения, тем полнее может происходить промежуточное превращение и тем меньше останется нераспавшегося аустенита.
Кроме того, под влиянием развития промежуточного превращения наблюдается изменение состава непреврашенной части аустенита в сторону обогащения его углеродом, а возможно, и некоторыми другими элементами. Это изменение состава, по-видимому, является следствием перераспределения элементов между непревращенной частью аустенита и продуктами превращения.
Продукты промежуточного превращения, особенно на первых стадиях своего возникновения, имеют своеобразное игольчатое строение, и потому некоторые исследователи их называют игольчатым трооститом. В американской литературе продукты промежуточного превращения называют бейнитом.