Троостит

Т роостит (troostite, название произошло от имени французского химика Л.-Ж. Труста [L.-J. Troost; 1825-1911]), также называют тростит или трустит - структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, представляющая собой дисперсную смесь феррита и цементита. Отличается от перлита и сорбита более тонким строением. Троостит образуется при распаде аустенитав температурном интервале 400-500°C (цементит троостита закалки - пластинчатый цементит) или при отпуске при температурах 350-400°C (цементит троостита отпуска - зернистый цементит).

Также как сорбит и перлит, троостит является продуктом распада аустенита; при этом превращение происходит диффузионным путём. Свойства и строение продуктов превращения аустенита зависят от температуры, при которой происходил процесс его распада.

Структура троостита

Так как при низкой температуре (что соответствует изгибу С-кривой) дисперсность структур ещё более возрастает, то дифференцировать под оптическим микроскопом отдельные составляющие феррито-цементитной смеси становится почти невозможно. Такая структура называется трооститом. При исследовании с помощью обычного оптического микроскопа троостит выглядит как равномерно травящаяся сплошная масса. Но при наблюдении под электронным микроскопом пластинчатое строение троостита обнаруживается вполне чётко.

Таким образом, перлит, сорбит и троостит - структуры с одинаковой природой (феррит + цементит), отличающиеся степенью дисперсности феррита и цементита.

Пример структуры троостита представлен на фотографии.

Троостит отпуска

Превращения при отпуске, согласно [1], относятся к четвёртому основному превращению (теория термической обработки стали). Сталь, отпущенная при температуре 350-500°C имеет структуру троостита. Троостит отпуска, как уже упоминалось ранее, являет собой смесь феррита и зернистого цементита.

103. Что такое мартенсит?

Мартенсит. Структура мартенсита

М артенсит (от имени немецкого металлурга Адольфа Мартенса; Adolf Martens, 1850-1914) - микроструктура игольчатого вида, наблюдаемая в некоторых закалённых металлических сплавах и чистых металлах, которым свойственны полиморфные превращения. Мартенсит – основная структурная составляющая закалённой стали; представляет собой перенасыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе такой же концентрации, как и у исходного аустенита. Мартенситной структуре соответствует наиболее высокая твёрдость стали.

С превращением мартенсита при нагреве и охлаждении связан "эффект памяти" металлов и сплавов: в своё время Г.В. Курдюмов и Л.Г. Хандрос (1949 г.) обнаружили явление, названное ими "термоупругий мартенсит", заключающееся в том, что локальная деформация, возникшая при прямом превращении, полностью исчезает при обратном. Этот эффект оказался практически важным, и, используя его, был создан новый класс сплавов, обладающих так называемым "эффектом памяти формы". Если сплав продеформировать при температуре ниже точки Мн, т.е. в мартенситном состоянии, а затем нагреть выше точки Ан (т.е. вызвать обратное превращение по мартенситному механизму), то сплав примет прежнюю до деформации форму.

Мартенсит не представлен на диаграмме состояния железо-углерод, потому что это метастабильная фаза.

Для мартенсита характерна особая микроструктура. Кристаллы мартенсита представляют собой пластины, расположенные параллельно или пересекающиеся под определёнными углами (60 и 120 градусов). В плоскости шлифа эти пластины имеют вид иглы, поэтому для описания вида микроструктуры мартенсита вполне применим термин "игольчатость" - "крупноигольчатый мартенсит", "мелкоигольчатый мартенсит" и т.д.

Различают атермический мартенсит, образовавшийся при охлаждении, и изотермический мартенсит, образующийся при постоянной температуре.

Итак, в стали к образованию объёмноцентрированной кубической фазы - мартенсита - приводит резкая закалка аустенита (γ-железа, имеющего ГЦК-решётку). В присутствии углерода мартенсит имеет объёмноцентрированную тетрагональную решётку (ОЦТ), степень тетрагональности которой зависит от содержания углерода. Образование мартенсита происходит в результате бездиффузного (мартенситного) превращения. Вопросы перераспределения атомов углерода в решётке мартенсита стали рассмотрены в [2].

В работе [3] рассмотрены особенности тонкого строения мартенсита, определяющие его свойства, основные способы повышения прочности и сопротивления хрупкому разрушению сталей со структурой мартенсита. Описаны изменения свойств стали в связи с получением особо мелкого зерна аустенита при термомеханической обработке, деформационном старении мартенсита, в том числе с использованием гидроэкструзии. Изложены общие сведения о мартенситно стареющих сталях, отпуске под нагрузкой, упрочнении метастабильных аустенитных сталей. Рассмотрены физические причины упрочнения сталей со структурой мартенсита.

А в статье [4] излагаются результаты электронномикроскопического исследования структурных изменений при старении мартенсита трёхкомпонентных и более сложных сплавов.

МАРТЕНСИТ [от имени немецкого металловеда А. Мартенса (А. Martens; 1850-1914)], микроструктура игольчатого вида, наблюдаемая в закаленных металлических сплавах и чистых металлах, которым свойствен полиморфизм. Мартенсит - основная структурная составляющая закаленной стали; представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе такой же концентрации, как и исходного аустенита. Мартенситной структуре соответствует наиболее высокая твердость стали. С превращением мартенсита при нагреве и охлаждении связан ''эффект памяти'' металлов и сплавов.

104. Какая структура образуется при бездиффузионном превращении аустенита?

При переохлаждении аустенита в эвтектоидной стали до 240 °С подвижность атомов углерода близка к нулю и происходит бездиффузионное превращение аустенита. При этом меняется лишь тип решетки   , а весь углерод, ранее растворенный в решетке аустенита, остается в решетке феррита несмотря на то, что равновесная концентрация углерода в феррите не превышает 0,006 % при комнатной температуре. В результате образуется пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в  -железе, который называется мартенситом. Из-за пересыщенности углеродом решетка мартенсита сильно искажена и вместо кубической приобретает тетрагональную форму, в которой отношение периодов решетки существенно отличается от единицы, т. е. с/а  1. Чем больше углерода, тем выше степень тетрагональности мартенсита (рис. 8.8).

105. Какая из указанных структур самая твердая?

106. Какая из указанных структур самая хрупкая?

107. Какая скорость закалки называется критической?

Особенно важной является такая скорость охлаждения, которую называют критической скоростью закалки; ее обозначают обычно vK . Это такая наименьшая из скоростей охлаждения, при которой в закаливаемой стали образуется только мартенсит (без троостита), т. е. происходит лишь одно мартенситное превращение.

114. Какие полиморфные модификации имеются у железа?