книги из ГПНТБ / Садовский, В. Д. Структурная наследственность в стали

дается рекристаллизация от фазового наклепа, связан­

сих пор не удалось обнаружить и рекристаллизацию от

неупорядоченных превращений к сдвиговым, упорядо­ ченность которых нарушается рекристаллизацией, носит до некоторой степени формальный характер; дело в том, что предполагаемое слияние двух явлений: упоря­ доченной перестройки решетки и налагающейся .рекрис­ таллизации может быть сколь угодно тесным, вплоть до

быстром нагреве неотпущенной стали. Но, как уже от­ мечалось выше, в то время недостаточно еще выяснен­ ным оставалось различие быстрого нагрева неотпущен­ ной стали, когда имеет место восстановление исходного зерна и действительно возможна его последующая ре­ кристаллизация, и нагрева предварительно отпущенной стали, когда аустенит образуется неупорядоченным «ре-

мечалось, мало вероятной, но нельзя считать ее полно­

124

ходное зерно аустенита восстанавливается по величине,

появлению описанных выше белых полей, которые, раз­ растаясь до смыкания, формируют структуру аустенита непосредственно выше Лез. При этом в критическом ин­ тервале температур нередко можно наблюдать парал­ лельное развитие формирования аустенитной структуры

угловых границ в фазовых превращениях.

Сравнительно давно уже известно, что распад неко­ торых пересыщенных твердых растворов в стареющих сплавах, заключающийся просто в выделении избыточ­ ной фазы, может происходить в особой структурной форМе, характеризующейся возникновением по грани­ цам кристаллитов исходной структуры распавшихся участков с полной переориентацией матрицы и отделен­ ных, следовательно, от еще нераспавшихся внутренних объемов высокоугловыми границами [91—93]. Такой ло­ кализованный распад представлен на рис. 70. Внутри кристаллитов закаленного сплава при отпуске появля-

1 Выше, как и здесь, .не раз упоминается о восстановлении ве­ личины и формы исходного зерна; последнее не вполне точно, так как восстановленные зерна, как правило, отличаются от исходных извилистой или зубчатой формой границ (см. гл. X ) .

125

иого пересыщенного кристаллита возникает комплекс •по-новому ориентированных объемов. Таким образом, распад этого типа, получивший название прерывного или гетерогенного распада, сопровождается соответству­ ющим измельчением кристаллитной структуры сплава1 .

Было показано, что ориентация обедненной матрицы в ячейках распада часто совпадает с ориентацией со­ седнего кристаллита [94]. Это привело к представлению о том, что гетерогенное старение осуществляется с по­ мощью миграции отдельных участков межкристаллитных границ. При этом предполагается, что мигрирую­ щая граница помогает более быстрому распаду, т. е. приближению к фазовому 'равновесию благодаря уско­ ренному перераспределению (диффузии) компонентов сплава вдоль границы [95].

Был исследован обратный процесс — растворение локализованных участков распада при нагреве выше кривой 'растворимости избыточной фазы [96]. Оказалось, что и при растворении происходит движение границ раздела, но в обратном направлении, причем оно пре­ кращается тогда, когда перед фронтом границы образо­ вание твердого раствора завершается в результате объ­ емной диффузии.

В этой связи представляют интерес наблюдения, ка­ сающиеся превращения бейнита в аустенит [97, 141]. Если аустенит, претерпевший частичное превращение в бейнит, снова нагревать в критическом интервале, то ис­ чезновение бейігитных участков происходит преимуще­ ственно благодаря миграции границ аустенитното зерна, образующих характерные выступы (рис. 71,а,б). Есте­ ственно предположить, что и в этом случае движущая­

границы останавливается тогда, когда образование ау­ стенита перед ее фронтом завершается без ее помощи.

Картина исчезновения бейнитных участков как бы воспроизводит частичное восстановление зерна и обра-

1 Наряду с гетерогенным распадом, при других температурных условиях, возможен и часто наблюдается гомогенный распад, за­ ключающийся в постепенном обеднении твердого раствора за счет сплошного, пелокалнзованпого выделения избыточной фазы, без по реориентацни матрицы.

127

при нагреве стали может осуществляться упорядочен­ ным, гомогенным механизмом — без участия высокоуг­ ловых границ .или неупорядоченным, гетерогенным ме­ ханизмом, когда кинетически выгодным оказывается участие в росте высокотемпературной фазы, ускоряю­ щих диффузию высокоугловых границ, миграция кото­ рых нарушает кристаллографическую упорядоченность превращения (см. например, [98]).

Упорядоченный, гомогенный процесс образования ау­

чески существует аномальная зависимость Лс3 от ско­ рости нагрева (рис.74).

Если принять во внимание указанную точку зрения, то белые поля не отличаются от многочисленных участ­ ков аустенита, которые возникают при быстром нагреве предварительно отпущенной стали, приводя к получе­ нию «нормальной» мелкозернистой структуры. При мед­ ленном нагреве ауетенит образуется в условиях малого перенагрева, близких к равновесным, и энергии для за­ рождения высокоугловых границ не хватает — белые по­ ля или не возникают совсем (особенно, если миграция границ блокируется примесями), или появляются в не­ большом числе.

Повышение скорости нагрева увеличивает степень перенагрева, соответственно растет вероятность зарож­ дения высокоугловых границ —число белых полей воз­ растает и получается «нормальная» для нагрева выше Ас3 мелкозернистая структура.

Остановимся теперь на.других объяснениях влияния скорости нагрева на структурный механизм образова­ ния аустенита при нагреве предварительно закаленной стали.

Весьма интересно высказывание А. А. Попова [99, 100]. Он указал на существенное значение трехфазной (аустенит+'феррит+карбид) области, .разделяющей об­ ласть феррито-карбидной смеси от области аустенита в легированных сталях. В железоуглеродистых сплавах,

где этот интервал превращается в горизонтальную ли­ нию, образование аустенита возможно только при неко­ тором превышении над этой линией, и рост аустенитных участков, зародившихся на межфазной границе фер­ рит— карбид, происходит под влиянием и в меру диф­

вием разности концентраций, определяющихся при каж­ дой температуре соответствующими точками на линиях

'•'GS и ES равновесной диаграммы [99, 100]. В легирован­ ныхсталях эвтектоидная линия превращается в опреде­ ленную температурную область. А. А. Попов обращает -внимание на то, что в этом интервале возникновение л

32