2
Чем меньше зерно, тем выше прочность, пластичность и вязкость, ниже порог хладноломкости, меньше склонность к хрупкому разрушению.
Уменьшает зерно аустенита микролегирование (V, Ti, Nb и др.), высокая скорость нагрева и др.
Крупное зерно стремятся получить только в трансформаторной стали, чтобы улучшить её магнитные свойства.
Диаграмма изотермического распада аустенита
Если сталь со структурой аустенита резко переохладить, то аустенит оказывается в метастабильном состоянии и претерпевает изменение фазовой структуры.
Для описания этого процесса пользуются диаграммами изотермического превращения аустенита.
Для построения диаграммы образец стали нагревают до образования аустенита, а потом резко охлаждают до определённой температуры (700, 600, …Сº) . Скорость распада сначала быстро увеличивается, а затем постепенно замедляется. Через некоторое время процесс распада полностью заканчивается.
Построение таких кривых после охлаждения до разных температур позволяет получить диаграмму изотермического превращения аустенита
3
Кривая 1 характеризует начало распада, а кривая 2 показывает время, необходимое для полного распада аустенита.
Если охлаждать аустенит медленно, то получится смесь феррита и цементита. В процессе превращения происходит полиморфноеγ→α
4
превращение и диффузионное перераспределение углерода в аустените, что приводит к образованию ферритно-цементитной структуры:
А→Ф + Fe3C (перлит)
т.е. из фаз, имеющих различную концентрацию углерода.
В зависимости от скорости охлаждения могут получаться структуры с разной степенью дисперсности (чем больше переохлаждение, тем меньше межпластинчатое расстояние.
Перлит подразделяют на перлит, сорбит и троостит, которые отличаются лишь степенью дисперсности.
Чем больше скорость переохлаждения, тем тоньше получается ферритно-цементитная структура.
Структура |
Межпластинчатое |
НВ |
|
расстояние |
|
|
|
|
Троостит |
(0,10…0,15) 10-6 |
НВ=400…450 |
(Ф+Ц) |
м |
Высокая прочность, износостойкость, |
|
|
способность к пластическим деформациям |
|
|
|
Сорбит |
(0,25…0,30) 10-6 |
НВ=250…300 |
(Ф+Ц) |
м |
Высокая прочность, хорошая |
|
|
сопротивляемость воздействию |
|
|
динамическим нагрузкам |
|
|
(изготовляются головки рельсов, опоры |
|
|
мостов, коленвалы) |
|
|
|
Перлит |
(0,60…1,00) 10-6 |
НВ=180 |
(Ф+Ц) |
м |
|
|
|
|
5
С увеличением дисперсности твёрдость, прочность, предел выносливости возрастают.
Мартенситное превращение в стали
Если аустенит очень быстро охлаждается, то углерод не успевает «уйти» из кристаллической решётки. Получают мартенсит — пересыщенный раствор углерода в α-железе.
Мартенсит является упорядоченным пересыщенным твёрдым раствором внедрения углерода в α-железе.
Если в равновесном состоянии растворимость углерода вα -железе не превышает 0,02%, то в мартенсите его содержание может достигать 2,14% (как в аустените).
Бездиффузионное превращение, происходит за счёт искажение решётки в тетрагональную форму.
Для протекания мартенситного превращения необходимо постоянно охлаждать сталь до температур ниже Мн.
В противном случае мартенситное превращение прекратится, при температурах ниже Мк мартенситное превращение прекращается.
Мн, Мк зависят от содержания углерода, легирующих элементов.