От размера зерна аустенита.

Мартенсит и остаточный аустенит -это неустойчивая структура, и должен идти распад ее на феррито-цементитную смесь, так как перлит в термодинамическом отношении более устойчив. Это превращение начинает заметно идти при температурах выше 100^оС, а при температурах ниже практически не идет. Ведущей фазой этого превращения является цементит.

При распаде мартенсита можно выделить две стадии.

Первая стадияидет при 150...200^оС и соответствует температуре низкого отпуска закаленной стали. Структура, получаемая при низком отпуске, называется мартенсит отпуска.

На первой стадии распада закаленного мартенсита образуются зародыши (частички) цементита. Углерод для этого берется из прилегающих участков мартенсита, при этом участки мартенсита, окружающие частички цементита, обедняются углеродом, тогда как более удаленные участки мартенсита сохраняют исходную концентрацию углерода, полученную после закалки. В результате в структуре наряду с частичками цементита присутствуют два мартенсита: один с более высокой (исходной) концентрацией углерода, а другой с более низкой концентрацией углерода. Такой вид распада мартенсита называется двухфазным. Это связано с тем, что при низких температурах скорость диффузии атомов очень мала и выравнивания концентрации углерода в мартенсите, обогащенном и обедненном углеродом, не происходит, то есть первая стадия распада мартенсита - это бездиффузионный процесс. На этой стадии распад мартенсита идет только за счет образования все новых и новых частичек цементита, то есть с повышением температуры количество частичек цементита увеличивается, а количество участков мартенсита, обогащенного углеродом, уменьшается. Цементит растет в виде пластинок толщиной в несколько атомных слоев (= 100Å). Эти пластинки когерентно связаны с мартенситом, обедненным углеродом, и здесь возникают большие искажения кристаллической решетки.

Отличие мартенсита закалки от мартенсита отпуска:

а) мартенсит отпускаменее перенасыщен углеродом, следовательно, тетрагональность решетки у него уменьшается, стремясь к кубической;

б) у мартенсита отпускаменьше внутренние напряжения, так как он меньше перенасыщен углеродом. Поэтому цель низкого отпуска - снять внутренние напряжения без снижения твердости;

в) мартенсит закалкиболее однородный по составу, и поэтому у него плохо вытравливается структура. Мартенсит отпуска, наоборот, более неоднородный по составу, и поэтому он очень легко травится в кислотах при выявлении микроструктуры.

Вторая стадияпроисходит при 200...350^оС.

При этом идет дальнейшее образование частичек цементита и их укрупнение. Последнее требует перемещения углерода на большее расстояние, поэтому вторая стадия- это диффузионный процесс. При этих температурах диффузия атомов углерода возрастает, и частички цементита укрупняются за счет притока атомов углерода из более отдаленных участков мартенсита. При повышении температуры идет дальнейшее образование частичек цементита, а мартенсит при этом все больше и больше обедняется углеродом. При 350^оС мартенсит настолько обедняется углеродом, что автоматически становится ферритом (см. разницу в определении феррита и мартенсита). Так из мартенсита получаем феррито-цементитную смесь высокой дисперсии - тростит отпуска.

Таким образом, структура, получающаяся в результате распада мартенсита при температурах ниже 350^оС, называется отпущенным мартенситом, который состоит из мартенсита и распределенных в нем частичек цементита. При этом между ними еще сохраняются когерентная связь и упругие искажения решетки.

Превращение остаточного аустенита (второе превращение при отпуске). В интервале 250...350^оС остаточный аустенит превращается в мартенсит. Это превращение идет с увеличением объема. Образовавшийся мартенсит затем распадается при этих же температурах на феррито-цементитную смесь по выше рассмотренному механизму.

Карбидное превращение и полное снятие внутренних напряжений (третье превращение при отпуске). При 350...400^оС происходит нарушение когерентной связи между обедненным углеродом мартенситом (ферритом) и частичками цементита, то есть обособление решеток феррита и цементита. При этом снимаются все искажения кристаллической решетки, а следовательно, и внутренние напряжения. Из-за нарушения когерентной связи теперь в структуре мы видим и феррит, и частички цементита. Эта смесь очень высокодисперсная и соответствует по дисперсности и твердости трооститу, это троостит отпуска. Отпуск на эту структуру называется средним.

Коагуляция карбидов (четвертое превращение при отпуске) Дальнейшее повышение температуры не вызывает изменения фазового состава. Однако при этом происходит коагуляция (укрупнение) и сфероидизация (округление) карбидов.

Поэтому вследствие коагуляции карбидов в интервале 500...650^оС образуется менее дисперсная смесь феррита и цементита - сорбит отпуска, и такой отпуск называется высоким.

При еще более высоких температурах идет дальнейшее укрупнение частичек цементита и образуется еще менее дисперсная смесь - перлит отпуска.

Наряду с коагуляцией карбидов при отпуске происходит их округление, то есть сфероидизация. При этом поверхность, а следовательно, и поверхностная энергия Гиббса уменьшаются. Поэтому частички карбидов в структуре троостита, сорбита или перлита отпуска в отличие от троостита, сорбита или перлита, полученных в результате распада переохлажденного аустенита по С - кривой, имеют зернистое, а не пластинчатое строение. При переходе от пластинчатых структур к зернистым твердость и прочность меняются незначительно, но зато резко возрастает пластичность, и особенно резко ударная вязкость.

Термическая обработка, состоящая из закалки и последующего высокого отпуска при 500...650^оС, называется улучшением. Улучшение - это вид термообработки.