2.4. Образование структур перлитного типа.

Образование этих структур происходит в интервале температур A₁ - 550°С. Уже при небольшой степени переохлаждения относительно A₁ аустенитпревращается в перлит – двухфазную механическую смесь пластинчатого типа:

А _0,8П (Ф_0,03+Ц _6,67).

Основными процессами при этом являются перестройка кристаллической решеткиFe_γFe_αв результате полиморфного превращения и образование цементита в результате диффузионного перераспределения углерода. Однородный по химическому составу твердый раствор (аустенит) превращается в смесь двух фаз, имеющую резко различную концентрацию углерода: феррита (0,03%С) и цементита (6,67%С). Ведущей фазой в этом превращении является цементит.

С увеличением скорости охлаждения (на воздухе, в масле) степень переохлаждения также увеличивается, что приводит к снижению температурыи образованию большего числа центров кристаллизации цементита. В результате образуются закалочные структуры перлитного типа – сорбит и тростит закалки, отличающиеся от перлита более дисперсным строением. Степень дисперсности структур перлитного типа характеризуется межпластинчатым расстоянием Δ₀.

Чем меньше значение Δ₀, тем дисперснее структура и тем выше ее механические свойства.

Таблица 4.

Название Ф-Ц смеси	Перлит	Сорбит закалки	Тростит закалки
Δ0, мкм	0,6-1,0	0,25-0,3	0,1-0,15
Твердость НВ, МПа	1800-2200	2500-3500	3500-4500

Названия структур «сорбит закалки» и «тростит закалки» используют для того, чтобы отличать эти структуры от однотипных названий структур, получаемых после отпуска закаленной стали. Следует отметить, что получение закалочных структур перлитного типа не является целью упрочняющей обработки стальных деталей машин.

2.5. Промежуточное превращение.

При температурах ниже 550°С диффузионный распад аустенита замедляется, диффузия атомов железа практически прекращается, и происходит только диффузионное перераспределение углерода по объему аустенитных зерен. При этом одни участки зерен обедняются углеродом, а другие им обогащаются. В обедненных углеродом участках зерен аустенит превращается в феррит, причем перестройка решетки Fe_γFe_α происходит путем сдвига атомов железа на расстояния меньше межатомных, а не за счет диффузии. Так как сдвиг происходит с очень большой (≥1км/сек) скоростью, аустенит не успевает полностью освободиться от растворенного в нем углерода. Поэтому образовавшийся феррит несколько обогащен углеродом (0,1…0,2%С) и имеет форму очень тонких пластин.

В обогащенных углеродом участках аустенита образуются дисперсные кристаллы цементита. Образовавшуюся феррито-цементитную смесь называют бейнитом. Различают верхний бейнит, образующийся при температурах, близких к 550°С, и нижний бейнит, образующийся при температурах, несколько выше М_Н (280…300°С). Нижний бейнит более дисперсен (Δ₀=0,08мкм), а у верхнего бейнита Δ₀=0,12мкм. Поэтому нижнийбейнит обладает более высокой прочностью, сочетающейся с достаточно высокими пластичностью и вязкостью. Эти свойства бейнита реализуются при изотермической закалке деталей из легированных сталей.