3.3.1. Превращение перлита в аустенит
Превращение П → А в полном соответствии с ДС системы Fe – Fe3C может совершаться лишь при очень медленном нагреве. При обычных условиях нагрева превращение запаздывает, и получается перегрев, т.е. превращение происходит при температурах несколько более высоких, чем по диаграмме.
Перегретый выше Ас1 перлит с различной скоростью в зависимости от степени перегрева превращается в аустенит. Например, при быстром нагреве и выдержке при 780ºС превращение П → А завершается за 2 мин., а при 740ºС – за 8 мин.
При перлитно-аустенитном превращении первые зёрна аустенита образуются на границе между Ф и Ц – структурными составляющими П. Т.к. эта граница весьма разветвлена, то превращение начинается с образования множества мелких зёрен. Размер таких зёрен характеризует так называемую величину начального зерна аустенита.
Дальнейший нагрев (или выдержка) по окончании превращения вызывает рост аустенитных зёрен. Рост зерна – самопроизвольно протекающий процесс, т.к. при этом уменьшается суммарная поверхность зёрен (уменьшается поверхностная энергия), высокая температура обеспечивает лишь достаточную скорость.
Различают 2 типа сталей: наследственно мелкозернистые (НМЗ) и наследственно крупнозернистые (НКЗ); первые характеризуются малой склонностью к росту зерна, вторые – повышенной склонностью.
Т.о., различают: 1) начальное зерно – размер зерна А в момент окончания перлитно-аустенитного превращения; 2) наследственное (природное) зерно – склонность аустенитных зёрен к росту; 3) действительное зерно – размер зерна А в данных конкретных условиях.
НКЗ
9
00-950º
НМЗ
DА
727º
DП
Аустенитные зёрна растут только при нагреве (при последующем охлаждении они не измельчаются), поэтому максимальная температура нагрева стали в аустенитном состоянии и её наследственная зернистость определяют окончательный размер зерна.
Укрупнение зерна А в стали сильно снижает ударную вязкость.
3.3.2. Превращение аустенита в перлит. (Распад аустенита.)
Feγ(С) → Feα + Fe3C
Превращение может начаться лишь при некотором переохлаждении. Чем больше переохлаждение, тем быстрее происходит превращение ГЦК решётки в ОЦК. В случае перлитного превращения образуются фазы, резко отличающиеся по составу от исходной: феррит, почти не содержащий углерода, и цементит, содержащий 6,67% С. Поэтому превращение А → П сопровождается диффузией, перераспределением углерода. Скорость диффузии резко уменьшается с понижением температуры, следовательно, с этой точки зрения увеличение переохлаждения должно замедлять превращение. Итак, при увеличении переохлаждения вступают в борьбу два фактора, прямо противоположно влияющих на скорость превращения. Суммарное действие обоих факторов приводит к тому, что вначале с увеличением переохлаждения скорость превращения возрастает, достигает при каком-то значении максимума и затем убывает.