Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита

Ниже 727^o С аустенит неустойчив и переходит в перлит с понижением энергии Гиббса.

При 727^o С превращение аустенита в перлит не идет, так как нет понижения энергии. При 650, 500 и 400^o С это превращение пойдет, так как есть понижение энергии (рис. 46) Δf - движущая сила превращения аустенита в перлит.

Рис. 8.4. Изменение энергии Гиббса (Е) аустенита и перлита от температуры.

Чем больше ΔТ, тем больше Δf и превращение аустенита в перлит должно идти быстрее. Распад аустенита при постоянной температуре называется изотермическим. Для этого образцы нагревают в область температур существования аустенита, а затем быстро переносят их в термостат с температурой ниже 727^оС, например 650, 500, 400°С. Потом изучают переход аустенита в перлит методом твердости, изменения объема, магнитных и других свойств. На рис. 8.5. показано изучение степени распада аустенита методом изменения магнитных свойств стали. Этот метод основан на том, что аустенит парамагнитен, а перлит ферромагнитен. Например, при выдержке образцов при 650^оС сначала в течение некоторого промежутка времени (см. отрезок ОС на рис. 8.5) распад аустенита экспериментально не фиксируется, так как магнитные свойства не меняются. Этот период называется инкубационным. Затем с увеличением выдержки при 650^оС магнитные свойства начинают возрастать. Это указывает на то, что аустенит начал переходить в перлит. По истечении некоторого времени магнитные свойства, достигнув максимального значения, не меняются. Это указывает на окончание превращения аустенита в перлит. Так мы находим время начала распада τ₁ и окончания τ₂ превращения аустенита в перлит.

Рис. 8.5. Изучение распада аустенита методом измерения магнитных свойств

При 500^оС эта кривая распада аустенита смещается влево, так как увеличивается движущая сила Δf, при этом распад аустенита идет быстрее, то есть кривая изменения магнитных свойств идет более круто вверх. При 400^оС кривая изменения магнитных свойств стали сдвигается вправо, так как эта температура слишком низка для стали и в силу вступает другой фактор - диффузия.

На основе этих данных строят диаграмму изотермического распада аустенита, которая напоминает букву "С", и поэтому эту диаграмму еще называют «С» - кривой.

Рис. 8.6. Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита для эвтектоидной стали

На рис. 8.6: 1 -линия начала превращения аустенита: 2 - линия конца превращения аустенита.

ОС - инкубационный период, он характеризует степень устойчивости аустенита переохлажденного. В интервале температур от А₁ до 500^оС чем ниже температура, тем инкубационный период меньше, так как при этом увеличивается Δf - движущая сила превращения аустенита в перлит.

В интервале температур от 500^оС до линии Мн в силу вступает второй фактор - диффузия, причем с понижением температуры диффузия уменьшается и, следовательно, инкубационный период увеличивается.

Сочетание этих двух противоположных факторов определяет форму «С» - кривой.

Ниже линии Мн диффузия полностью подавляется и идет новое бездиффузионное мартенситное превращение.

500^оС - это температура наименьшей устойчивости аустенита переохлажденного.

Таким образом, в зависимости от степени переохлаждения аустенита различают три температурные области.

1) область диффузионного перлитного превращения. Оно идет в интервале температур от А₁ до 500 С, то есть до изгиба С -кривой;

2) область бездиффузионного мартенситного превращения, которое идет при температурах ниже линии Мн;

3) область промежуточного (бейнитного) превращения (промежуточного между перлитным и мартенситным превращениями).