Промежуточное (бейнитное) превращение

В результате промежуточного превращения образуется бейнит, представляющий собой структуру, состоящую из-твердого раствора несколько пересыщенного углеродом и частиц цементита. Бейнитное превращение сочетает в себе элементы перлитного и мартенситного превращений. В аустените образуются объемы, обогащенные и обедненные углеродом. Обедненные углеродом участки аустенита претерпеваютпревращение бездиффузионным путем (мартенситным). В объемах аустенита, обогащенных углеродом, приt= 400–550С происходит выделение частиц цементита. Приt< 400С частицы цементита выделяются в кристаллах-фазы.

Бейнит, образовавшийся при температурах 400–550С называется верхним бейнитом, он имеет перистое строение с худшими механическими свойствами (пониженные_в,КСUи).

При более низких температурах (ниже 400C) образуется нижний бейнит, он имеет игольчатое строение с лучшими механическими характеристиками (большим_в,КСUи).

Мартенситное превращение аустенита

Мартенсит– это пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в Fe_α

Мартенсит образуется только из аустенита в результате сильного переохлаждения последнего со скоростью не менее критической скорости закалки (V_кр = – касательная к диаграмме, см. рис. 38, а).

Мартенситные пластины (иглы) образуются почти мгновенно, со скоростью более 1000 м/с, только в пределах аустенитного зерна и не переходят границу между зернами. Поэтому размер игл мартенсита зависит от размера зерен аустенита. Чем мельче зерна аустенита, тем мельче иглы мартенсита и структура характеризуется как крупноигольчатый или мелкоигольчатый мартенсит. Решетка мартенсита тетрагональная, т.е. периодыса(рис. 40).

Рис. 40. Микроструктура и кристаллическая решетка мартенсита

Механизм мартенситного превращения состоит в том, что при температурах ниже М_Нрешетка аустенита, хорошо растворяющая углерод (до 2,14% С) оказывается неустойчивой, и перестраивается в решеткуFe_α, способность которой растворять углерод, очень мала (до 0,02%).

Из-за большой скорости охлаждения весь углерод находящийся в аустените (ГЦК решетка) остается зафиксированным в Fe_α (ОЦК решетка), где места для его размещения нет. Поэтому избыточный углерод искажает решетку, вызывает появление больших внутренних напряжений и, как следствие, твердость и прочность растут, а ударная вязкость и пластичность падают.

Аустенитно-мартенситное превращение сопровождается увеличением объема. Все структуры стали можно расположить (от максимального объема к минимальному) в следующий ряд: мартенсит – троостит – сорбит – перлит – аустенит.

Отличие от перлитного превращения:

1. большая скорость превращения;

2. превращение бездиффузионное, т.е. без предварительного выделения углерода и образования Fe₃C;

3. начинается превращение в точке М_Н и заканчивается в точке М_К,причем положение этих точек зависит только от химического состава сплава;

4. в структуре мартенсита всегда есть небольшое количество остаточного непревращенного аустенита (до 4%);

5. решетка мартенсита тетрагональная (а=bс).