Мартенситное превращение

Если аустенит переохладить до температуры, когда отсутствует диффузия углерода, то превращение аустенита происходит без выделения из него углерода и осуществляется лишь полиморфное превращение Fe_g(C) > Fe_a(C). Это превращение называется бездиффузионным, а образовавшаяся структура – мартенситом.

Мартенсит является пересыщенным твердым раствором углерода в a – железе, поскольку в нем концентрация углерода такая же, как в исходном аустените, а в Fe_a в равновесном состоянии при комнатной температуре растворяется только 0.0025% C.

Превращение является бездиффузионным, перестраиваются только атомы железа. Мартенситное превращение понимают как сдвиг или смещение какого-то объема металла по определенной плоскости на расстояния меньше межатомных с одновременным g Þ a превращением.

Вследствие растворения большого количества углерода объемно-центрированная кубическая решетка феррита вытягивается вдоль одного из ребер (с). Характерной для решетки мартенсита является степень тетрагональности, то есть отношение с / а > 1, которое зависит от количества углерода, растворенного в решетке.

В сталях мартенситное превращение является необратимым, кристаллы мартенсита образуются за 10^-7с, а вся порция кристаллов за 10^-3с, после чего превращение прекращается и возобновляется после продолжения охлаждения.

Рисунок 12 - Зависимость температуры начала (Мн) и конца (Мк)

мартенситного превращения от содержания углерода в

углеродистых сталях

Мартенситное превращение происходит в некотором температурном диапазоне. Существуют температуры начала (Мн) и конца (Мк) мартенситного превращения, которые снижаются при повышении содержания углерода (рис. 12). Вследствие этого в сталях с содержанием углерода > 0,5% мартенситное превращение не завершается при комнатной температуре и часть аустенита не распадается. Этот аустенит называется остаточным и его количество увеличивается с повышением в стали углерода.

Температура начала мартенситного превращения не зависит от скорости охлаждения, а определяется только химическим составом.

При температуре М_Н превращение только начинается и, чтобы оно развивалось, необходимо непрерывно охлаждать углеродистую сталь в мартенситном интервале. Если охлаждение приостановить и выдерживать углеродистую сталь при постоянной температуре внутри мартенситного интервала, то образование мартенсита почти сразу же прекращается.

Мартенсит имеет игольчатую структуру. При образовании пластина мартенсита развивается внутри зерна аустенита, разрастаясь от границы к границе. Это означает, что чем крупнее зерно аустенита, тем длиннее будут образовавшиеся мартенситные пластины. Для получения высокого комплекса механических свойств необходимо добиваться мелкоигольчатой мартенситной структуры, что достигается лишь при начальном мелком зерне аустенита.