Превращения в стали при охлаждении Часть1

), когда свободная энергия аустенита выше свободной энергии продуктов его превращения (см. рис. 7). Следовательно, для распада аустенит должен быть переохлажден. От степени переохлаждения, т. е. от температуры, при которой происходит распад аустенита, зависят скорость превращения и строение продуктов распада аустенита. Закономерности этого процесса характеризуются диаграммой изотермического превращения аустенита, т. е. распадом аустенита при постоянной температуре.

ниже температуры в критической точке

  аустенит сохраняется нераспавшимся некоторое время (отрезок о~а на рис. 11, а). Этот период времени называется инкубационным периодом. По истечении инкубационного периода начинается распад аустенита на феррито-цементитную смесь. С течением времени аустенит распадается все больше (отрезок а—б). Полный распад аустенита заканчивается по истечении времени, равного отрезку а—в (рис. 11, б). Следовательно, для распада аустенита на феррито-цементитную смесь при какой-то определенной температуре требуется определенное время.

  увеличивается.

и т. д. соединяют, в результате чего полу-

и т. д. получается правая кривая диаграммы. Получившиеся кривые похожи на русскую букву С, поэтому их и называют С-кривыми. Левая кривая характеризует начало распада, а правая — окончание распада аустенита на феррито-цементитную смесь. В области между вертикальной осью и левой кривой аустенит находится в переохлажденном состоянии (инкубационный период).

Приведенная на рис. 13, б диаграмма изотермического распада аустенита характерна для эвтектоидной стали. Если заменить условно обозначенные температуры конкретными данными, то такая диаграмма будет иметь вид, приведенный на рис. 14.

В зависимости от степени переохлаждения аустенита различают три температурные области превращения: перлитную, промежуточного превращения и мартенситную.

до изгиба С-кри-вой (~550с С). Распад аустенита с образованием перлита (эвтекто-идный распад) является диффузионным процессом и развивается в результате флуктуации состава (неоднородности в распределении

углерода в аустснитс). Перед распадом углерод диффундирует внутри аустенита (рис. 15, а) и скапливается в определенных местах, прежде всего на границах зерен аустенита, в результате чего образуются зародыши цементита (рис. 15, б). Рост зародышей цементита происходит из-за диффузии углерода из прилегающего аустенита, что приводит к обеднению углеродом аустенита, окружающего образовавшиеся пластинки цементита, и способствует превращению его в феррит. Поэтому рядом с пластинками цементита образуются пластинки феррита (рис. 15, в и 16). Дальнейшее утолщение ферритных пластинок ведет к обогащению окружающего аустенита углеродом, что приводит к зарождению новых пластинок цементита (вдоль границы аустенита) или к росту уже имеющихся. Таким образом, возникают участки перлита, называемые перлитными колониями, в которых пластинки цементита и феррита расположены параллельно.

При дальнейшем росте перлитной колонии эти пластинки удлиняются (краевой рост) и присоединяют новые пары пластинок (цементита и феррита), параллельные исходным (боковой рост, рис. 15, г и д). При краевом росте вблизи фронта распада А Б (см. рис. 16) аустенит неоднороден: у торца цементитной пластинки концентрация углерода низкая, а у торца ферритной пластинки — высокая. Такой перепад концентраций в аустените обеспечивает диффузионный перенос углерода вдоль фронта распада путем его диффузии в аустените, как показано стрелками на рис. 16, от мест обогащения возле феррита к местам обеднения возле цементита, что обеспечивает продолжение роста пластинок цементита и феррита. Такой процесс роста (краевого и бокового) перлитных колоний происходит до их столкновения, срастания и превращения всего аустенита в перлит (рис. 15,е).

до изгиба С-кривой). Разница заключается только в том, что с увеличением переохлаждения ниже 727° С (с понижением

то превращению аустенита в феррит предшествует диффузия углерода (от периферии в глубь зерна), в результате чего участки аустенита, обедненные углеродом, превращаются в феррит, а аустенит обогащается углеродом (рис. 19).