Превращения в закаленной стали при нагреве

Мартенсит – неравновесная структура. Ввиду больших объемных изменений при быстром охлаждении возникают большие внутренние напряжения. Поэтому изделия после закалки подвергают отпуску. Процессы, протекающие в закаленной стали при нагреве, фиксирует такой прибор, как дилатометр, который показывает фазовые или структурные изменения за счет изменения объема (сравнение эталонного отожженного образца и закаленного).

Различают четыре основных превращения, происходящих при нагреве закаленной стали.

1 превращение происходит в интервале температур 80-200 ⁰С. При этих температурах в отдельных участках мартенсита выделяются тончайшие пластины карбида. В непосредственной близости от образовавшегося карбида твердый раствор обедняется углеродом, уменьшается тетрагональность мартенсита. Но при этих температурах ввиду малой скорости диффузии концентрация не успевает выравниваться. Поэтому в одном зерне могут существовать два твердых раствора с одинаковым типом решетки, но с разной концентрацией углерода.

Кристаллы образовавшегося карбида не растут. Процесс развивается за счет выделения новых частиц в тех участках мартенсита, который имеет исходную концентрацию углерода.

В результате первого превращения при нагреве получается так называемый отпущенный мартенсит – гетерогенная смесь пересыщенного углеродом α–раствора неоднородной концентрации и не обособленных частиц карбида.

При 2 превращении(200-300 ⁰С) остаточный аустенит превращается в отпущенный мартенсит. При этих температурах уменьшаются напряжения, сжимающие зерна аустенита, происходит уменьшение тетрагональности мартенсита, обособление и рост частичек карбида. Внутренние напряжения уменьшаются.

3 превращениепроисходит при температурах 300-400 ⁰С. Скорость диффузии атомов железа заметно увеличивается, весь избыточный углерод выделяется из решетки феррита. Частицы карбида начинают расти. Образующаяся высокодисперсная смесь феррита и цементита называется трооститом отпуска.

4 превращение– при нагреве выше 400 ⁰С. При этой температуре происходит постепенный рост частичек карбида и их коагуляция. При 550-600 ⁰С размер частичек равен 0,1-0,2 мкм. Такая структура называется сорбитом отпуска. В нем, в отличие от сорбита закалки, цементит имеет округлую форму. При 650-700°С в структуре стали обра­зуется зернистый перлит - наиболее равновесная структура. Отпуск при этих температурах называется улучшением стали.