На превращения аустенита при охлаждении

Углерод и большинство ЛЭ увеличивают устойчивость аустенита и уменьшают скорость его превращения. Поэтому легированный аустенит распадается при более низкой температуре. На диаграмме изотермического распада аустенита это выражается в сдвиге вправо от вертикальной оси С-образной кривой. В условиях непрерывного охлаждения увеличение инкубационного периода приводит к уменьшению критической скорости охлаждения W_кр при закалке.

В некоторых высоколегированных сталях W_кр уменьшается настолько, что даже медленное охлаждение не позволяет получить распада аустенита на ферритно-перлитную смесь или бейнит, и аустенит переохлаждается без распада до Т мартенситного превращения или даже до комнатной Т, что характерно для аустенитных и мартенситных сталей.

Основные ЛЭ снижают температуры М_н и М_к и способствуют увеличению в сталях количества остаточного аустенита (рис. 8).

При охлаждении фазовые изменения вызываются полиморфными превращениями. При этом могут происходить два типа превращений: диффузионное и бездиффузионное (мартенситное). Движущей силой превращений является разность свободных энергий исходной и образующихся фаз.

Рис. 8. Влияние легирующих элементов на температуру

мартенситного превращения (а) и количество аустенита (б)

Превращение аустенита при температурах Ar₁ – 550 °С называется перлитным, а в интервале 550 °С – М_н – промежуточным. Дисперсность перлитных структур оценивается межпластиночным расстоянием (МР), за которое принимают среднюю суммарную толщину соседних пластинок феррита (Ф) и цементита (Ц). Если превращения происходят при Т > 670 °С, образуется сравнительно грубая смесь кристаллитов Ф+Ц с МР = (5...7)×10^-7 м. Такую смесь называют перлитом (П). Превращения при Т = 640...590 °С дает МР = (3...4)×10^-7 м. Такую перлитную структуру называют сорбитом (С). При Т = 580...550 °С МР = (1...2)×10^-7 м. Такую структуру называют трооститом (Т).

При перлитном превращении полиморфный переход g«a сопровождается диффузионным перераспределением углерода. Мартенситное превращение интенсивно протекает при непрерывном охлаждении стали со скоростью, W>W_кр, в интервале М_н–М_к. В этом случае происходит перестройка кристаллической решетки g«a, а углерод не успевает перераспределиться и образуется мартенсит (М) – неравновесная фаза – пересыщенный твердый раствор углерода в Fe_a.

По мере образования М аустенита становится меньше, и он подвергается большему всестороннему сжатию, так как М имеет больший объем (А – 0,1275 см³/г, М – 0,1310 см³/г). Это препятствует дальнейшему прев­ращению и при некоторой Т в оставшемся сжатом аустените прекращается образование игл мартенсита. Эта температура обозначается как М_к.

Легирующие элементы не влияют на кинетику мартенситного превращения. Их влияние сказывается исключительно на величине М_н, М_к и количестве остаточного аустенита (рис. 8).