Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Фазовые превращения в сталях при медленном охлаждении из аустенитной области

15.11.2018


Диаграммы состояния строят применительно к условиям очень медленного охлаждения, поэтому такие диаграммы являются равновесными. Вследствие этого все фазовые превращения, которые можно проследить по ним при медленном охлаждении или нагреве, также равновесные. Линии диаграммы Fe—Fe3C, ограничивающие однофазные и двухфазные области, являются геометрическим местом критических точек сталей. Критические точки — это значения температуры, при которых в сталях устанавливается фазовое равновесие. В практике термообработки сталей линии — границы фазовых областей — и критические точки имеют специальное обозначение (табл. 13.1).

Во время медленного охлаждения сталей из аустенитной области могут происходит три фазовых превращения:

1) полиморфное равновесное А —> Ф в интервале температур Ar3 —Ar1;

2) выделение цементита из аустенита А —> Ц ниже линии Arcm;

3) распад аустенита с образованием эвтектоида ниже линии PSK по реакции А —> [Ф + Ц].

Все три превращения являются обратимыми: выделение фаз при охлаждении и растворение при нагреве. Сочетание этих фазовых превращений в различных сталях зависит от содержания углерода, в соответствии с содержанием которого стали подразделяют на доэвтектоидные, эвтектодные и заэвтектодиные, отличающиеся фазовым составом и структурой (рис. 13.2).

Сталь, содержащая 0,8 % С, называется эвтектоидной. При охлаждении из аустенитной области в ней происходит одно фазовое превращение — эвтектоидный распад с образованием одновременно двух фаз по реакции

А0,8 —> [Ф0,02 + Ц6,67].


Таким образом, результатом эвтектоидного распада сталей является образованием двух фаз, различных по концентрации углерода. Сочетание этих фаз [Ф + Ц] носит название перлит и обозначается в твердофазных реакциях и в описании структур буквой П.

Частицы фаз в перлите имеют пластинчатую форму (рис. 13.2, а). Эти пластины (колонии) зарождаются на границах аустенитных зерен, поэтому на месте каждого аустенитного зерна после охлаждения находятся несколько колоний эвтектоида с разной ориентацией пластин. Их продольный размер ограничен размером зерна аустенита, из которого они образовались.

Доэвтектоидными называют стали с содержанием углерода менее 0,8 %. В таких сталях при медленном охлаждении из аустенитной области ниже линии Аr3 сначала происходит полиморфное превращение по реакции

А —> Ф,


затем по достижении температуры, соответствующей линии PSK, — эвтектоидный распад аустенита. Таким образом, доэвтектоидная сталь после охлаждения до комнатной температуры в результате двух фазовых превращений имеет две фазы — феррит и цементит. Однако в микроструктуре стали феррит находится в двух видах: в виде светлых зерен (результат полиморфного превращения) и в виде пластин в перлите [Ф + Ц], что является результатом эвтектоидного превращения (рис. 13.2, б; табл. 13.2).

Заэвтектоидными называют стали с содержанием углерода более 0,8 %. В этих сталях при охлаждении ниже линии Arст вследствие переменной растворимости углерода в аустените происходит распад аустенита по реакции

А —> Цп.


Во время охлаждения в интервале температур Arст—A1 количество аустенита и концентрация в нем углерода уменьшаются. Обедненный до концентрации 0,8 % С аустенит при температуре ниже Ar1 претерпевает эвтектоидный распад с образованием перлита.

В результате двух фазовых превращений заэвтектоидная сталь после охлаждения имеет две фазы — феррит и цементит. Однако в микроструктуре цементит присутствует в двух видах: в колониях перлита внутри зерна «бывшего» аустенита и в виде частиц, которые иногда располагаются по границам зерен (рис. 13.2, в и табл. 13.2).

На термограммах охлаждения из аустенитной области до комнатной температуры у всех сталей во время протекания эвтектоидной реакции температура не изменяется (рис. 13.3).

В стали с содержанием углерода менее 0,02 % (техническое железо) после завершения полиморфного превращения А —> Ф из феррита выделяется третичный цементит ЦIII, что обусловлено переменной растворимостью углерода.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: