Проміжне ( бейнітне) перетворення

Бейнітне перетворення протікає в температурній області між перлітним і мартенситним перетворенням. В результаті проміжного перетворення утворюється бейніт, який складається із α – твердого розчину дещо пересиченого вуглецем як і після мартенситного перетворення і частинок карбідів. Бейніт, який утворюється в області температур 500 – 350⁰С має “перистий ” вигляд схожий на різану солому і називається верхнім бейнітом. Тут частинки карбідів виділяються не у вигляді пластинок, як у перліті, а у вигляді ізольованих вузьких частинок. Нижній бейніт утворюється при температурі 350⁰С до точки Мn і має голчасту ( пластинчасту) будову. Карбідні частинки в нижньому бейніті розміщується в пластинках α – фази.

Бейнітне перетворення включає в себе елементи перлітного і мартенситного перетворень і дифузійний перерозподіл вуглецю в аустеніті між продуктами його розпаду і мартенситне бездифузійне перетворення.

Бейнітне перетворення протікає при температурах, коли самодифузія заліза і дифузія легуючих елементів практично неможливі, а дифузія вуглецю ще достатньо висока. Це і визначає особливості бейнітного перетворення. На початку перетворення відбувається дифузійний перерозподіл вуглецю в аустеніті, що призводить до утворення в ньому об’ємів, збагачених і збіднених вуглецем. У ділянках аустеніту з низьким вмістом вуглецю, у яких точка Мn, лежить в області температур проміжного перетворення відбувається α → γ перетворення за мартенситним механізмом. В об’ємах аустеніту, збагачених вуглецем, якщо їх пересичення високе, в процесі ізотермічної витримку можуть виділятись частинки карбідів, що призводить до збіднення цих ділянок аустеніту вуглецем і до протікання в них перетворення за мартенситним механізмом. Мартенситний механізм утворення α – фази обумовлює її мартенситну структуру і появу характерного рельєфу на поверхні мікрошліфа, який особливо проявляється при утворенні нижнього бейніту.

Мартенсит (α – фаза), що утворюється при бейнітному перетворенні пересичений вуглецем і тим сильніше, чим нижча температура перетворення. Механізм утворення верхнього та нижнього бейніту однаковий. Різниця в тому, що в області утворення верхнього бейніту спочатку відбувається більш значна диференціація по концентрації вуглецю в кристалах аустеніту, що викликає сильне збагачення окремих об’ємів аустеніту вуглецем і, відповідно, утворення збідненої вуглецем α – фази. Виділення карбідів відбувається головним чином з аустеніту.

При утворенні нижнього бейніту, навпаки, збагачення аустеніту вуглецем порівняно невелике, а пересичення α – фази більш значне, тому карбіди виділяються головним чином у кристалах α – фази.

Проміжне перетворення, як і мартенситне, в більшості випадків до кінця не проходить. Аустеніт, який не розпався при ізотермічній витримці, при наступному охолодженні може перетворюватись у мартенсит або зберігатись ( залишковий аустеніт).

Типова структура загартованої сталі - мартенсит і залишковий аустеніт, які є нерівноважними фазами. Перехід сталі в більш стійкий стан повинен супроводжуватися розпадом мартенситу й залишкового аустеніту з утворенням структури, що складається з ферито - карбідної суміші. Характер і швидкість розпаду мартенситу й залишкового аустеніту обумовлені температурою нагрівання при відпуску.

Розпад мартенситу

Розпад мартенситу (перше перетворення при відпуску). На першій стадії перетворення (при температурі порядку 100-150 °С) із кристалів мартенситу виділюється - карбід. Концентрація вуглецю на цих ділянках мартенситу різко зменшується, тоді як більш віддалені ділянки зберігають вихідну концентрацію вуглецю, отриману після гартування. Таким чином, після нагрівання до низьких температур у сталі поряд із частками карбідів, що утворилися, одночасно присутні два - твердих розчини (мартенситу) з більш високою (вихідною) і низькою концентрацією вуглецю. Даний тип розпаду мартенситу називають двофазним.