Файл: Материаловедение. Лекции 5-й Семестр (Часть 2).doc

§ 2. Изменение размера зерна перлита в зависимости от нагрева в аустенитной области.

Размер зерна перлита при охлаждении в аустенитной области зависит от температуры нагрева: чем выше температура нагрева, тем крупнее зерно.

§ 3. Превращения при медленном охлаждении.

ГЦК ОЦК

При медленном охлаждении диффузионным путем протекают следующие процессы:

1-й этап: углерод выделяется из ГЦК решетки аустенита и образуется аустенит, обедненный углеродом.

2-й этап: в обедненном углеродом аустените происходит перестройка решетки ГЦК в ОЦК.

3-й этап: выделившийся из аустенита углерод, образует цементит .

Таким образом образуется перлит.

§ 4. Превращения при быстром охлаждении аустенита.

§ 4.1. Зависимость скорости распада аустенита от степени переохлаждения.

где коэффициент диффузии,

разность свободных энергий аустенита и перлита.

скорость распада аустенита

- равновесная температура

При переохлаждении аустенита относительно действуют два основных фактора:

1). С увеличением степени переохлаждения (то есть уменьшением температуры), разность свободных энергий аустенита и перлитавозрастает, что ускоряет превращение.

2). С другой стороны, происходит уменьшение скорости диффузии, а это замедляет превращение.

, так как .

.

§ 4.2. Диаграмма изотермического распада

переохлажденного аустенита.

Сорбит – механическая смесь феррита и цементита, но с более высокой степенью дисперсности чем у перлита(зерно мельче).

Троостит (или тростит)– механическая смесь и цементита, но с еще более высокой степенью дисперсности чем у перлитаи сорбита(зерно мельче).

§ 5. Превращение аустенита в мартенсит

при быстром охлаждении.

Если переохладить аустенит до таких температур, что решетка ГЦК будет неустойчивой,(где),, то перестройка решетки ОЦК в ГЦК произойдет по бездиффузионному механизму, а углерод из кристаллической решетки не выделится.

ГЦК ОЦК

Мартенсит образуется за счет сдвига атомов по определенным кристаллографическим областям.

16.11.07.

ГЦК ОЦК

Углерода в мартенсите остается столько же, он попросту не успевает выделиться из решетки ГЦК.

Для ОЦК: , то есть- пересыщенный твердый раствор.

Мартенсит- пересыщенный твердый раствор углерода в железе.

Строго говоря, так как решетка мартенсита пересыщена углеродом, то она является не ОЦК, а ортогональной:

с увеличением увеличивается отношение

Мартенситное превращение обладает следующими особенностями:

1). Удельный объем мартенсита больше удельного объема аустенита в решетке мартенсита

возникают высокие напряжения и возрастает плотность дислокаций:

Удельные объемы:

2). Мартенсит имеет высокую твердость, прочность, но он хрупкий.

3). Мартенситное превращение протекает с огромной скоростью: . Превращение аустенита в мартенсит протекает в температурном интервале:.

4). Положение точек зависит от содержания углерода: чем больше углерода, тем точки ниже:

5). Превращение аустенита в мартенсит никогда не доходит до конца, поэтому всегда присутствует остаточный аустенит:

С увеличением содержания углерода возрастает количество остаточного аустенита:

§ 6. Превращение мартенсита при нагреве.

Мы будем рассматривать превращение при отпуске стали.

Мартенсит- неустойчивая структура. При нагревании происходит диффузия углерода из решетки, до тех пор, пока в решетке не останется равновесное количество углерода, то есть .

1).

Заметной диффузии углерода не происходит.

2).

Только часть избыточного углерода выделяется из решетки мартенсита:

но отношение тем не менее не равно единице,

(мартенсит превращается в мартенсит отпуска)

Углерод, выделившийся из решетки мартенсита образует карбид («эпсилон-карбид»), то есть

карбид

Решетка карбида когерентно связана с решеткой мартенсита. То есть существует граница раздела между этими двумя фазами, по которой атомы железа принадлежат и решетке карбида и решетке мартенсита (нужно плавно сочленить две кристаллические решетки, даже те, которые находятся в разных фазах; сочленение подобно конструктору Lego).

3).

Происходит нарушение когерентности. Нет плавного перехода, наблюдается четкая граница зерен и искажения.

Если то образуются механические смеси феррита с цементитом:

(с ростом температуры нагрева, выделяются смеси с):