 |
перлитное превращение.
|
|
|
|
Фазовые превращения при охлаждении:
перлитное превращение.
реакция эвтектоидного распада, механизм и кинетика образования перлитной колонии.
- - эвтектоидный распад переохлажденного аустенита, 
-продукт превращения аустенита при перлитном превращении: феерито-карбидная смесь. 
-исходный аустенит, характеризуется высокой степенью однородности кристаллич решетки (ГЦК).
Чем мельче элементы структуры, тем выше механич сво-ва. Кооперативный рост-совместный рост пластин двухфазной колонии (цементит+феррит). Кинетика распада переохлажденного аустенита по перлитному механизму. при переохлаждении стали превращени начинается не сразу, а через опр время, которое назвается " инкубационный период" и доходит до 100% переохлаждения.
Диаграмма распада переохлажденного аустенита:
При небольшом переохлаждении превращение идет достаточно медленно. Процесс изотермический (при постоянной температуре). При переохлаждении аустенита ниже t АС1 распад начинается после инкубационного периода. это время, необходимое для перераспределения атомов в кристаллич решетке аустенита.
Структура перлита.
Межпластинное расстояние-(суммарная толщина пластин феррита и цементита или расстояние между серединами одноименных пластин) постоянно при данной степени переохлаждения аустенита.
Перлитное превращение в легированных сталях:
В легированных сталях С-кривые смещены вправо.
Диаграмма изотермического превращения эвтектоидной стали.
Изотермическое превращение аустенита - это превращение переохлаждённого аустенита при постоянной температуре. Превращение аустенита в перлит заключается в распаде аустенита - твёрдого раствора углерода в γ -железе, на почти чистое α -железо и цементит. Реакция изотермического превращения аустенита: Feγ (C) → Feα + Fe3C (Цементит). При температуре равновесия A1 превращение аустенита в перлит невозможно, так как при этой температуре свободные энергии исходного аустенита и конечного перлита равны. Превращение может начаться лишь при некотором переохлаждении... На рисунке показано время превращения аустенита в перлит в зависимости от степени переохлаждения, т. е. превращение переохлаждённого аустенита при постоянной температуре. Поэтому такие диаграммы обычно называют диаграммами изотермического превращения аустенита. Горизонтальная линия M показывает температуру начала бездиффузного мартенситного превращения.
|
|
|
Типы изотермических ДИАГРАММ распада переохлажденного аустенита (по перлитному механизму) в углеродистых сталях.
Перлитное превращение аустенита по своему механизму является диффузионным. Ведущей, в первую очередь возникающей фазой является цементит. Его зародыши образуются на границах зерен аустенита. Образовавшаяся пластинка цементита растет за счет диффузии углерода из прилегающих объемов аустенита, в которых его содержание понижается. Когда содержание углерода в аустените снизится до 0, 2 %, происходит полиморфное превращение гамма-железа в альфа-железо и рядом с пластинкой цементита (вдоль нее) образуется пластинка феррита. В результате образования и роста частиц цементита вновь создаются условия возникновения и роста пластинок феррита. Такой совместный рост двухфазной «колонии» в результате диффузионного перераспределения углерода — характерная особенность перлитного превращения.
Рис. 4. 20. Диаграммы изотермического распада переохлажденного аустенита а – доэвтектоидная сталь (0, 45 % С); б – эвтектоидная сталь (0, 8 % С); в – заэвтектоидная сталь (1, 2 % С)
|
|
|
С увеличением степени дисперсности феррито-цементитной структуры (уменьшением Δ 0), т. е. с понижением температуры его распада, твердость, временное сопротивление, пределы текучести и выносливости возрастают.
Изотермическое превращение аустенита в доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях отличается от превращения в эвтектоидной стали тем, что в верхнем интервале температур сначала выделяются избыточные фазы: феррит (в доэвтектоидной стали) или цементит (в заэвтектоидной стали).
Начало выделения избыточного феррита (цементита) на диаграмме изотермического распада отмечается дополнительной кривой (рис. 4. 20).
Увеличение содержания углерода в аустените доэвтектоидной концентрации повышает его устойчивость (кривые изотермической диаграммы сдвигаются вправо).
Основные закономерности выделения избыточных фаз при перлитном превращении.
Превращение в перлитном районе температур осложняется в до- и заэвтектоидной стали выпадением избыточных фаз феррита и цементита, соответственно. Однако исследование изотермического превращения показывает, что количество выделенной избыточной фазы определяется температурой превращения. На рис. 51, а показана диаграмма изотермического превращения в доэвтектоидной стали. Между температурами А3—А1 из аустенита выделяется избыточный феррит. В районе А1—Тт процесс начинается с выделения феррита. Далее обогащенный углеродом аустенит превращается в перлитные структуры. По мере понижения температуры и приближения к нижней границе перлитной области количество избыточного феррита непрерывно уменьшается и, при некоторых составах доэвтектоидной стали, получается чисто перлитная структура.
Аналогичное положение наблюдается и в случае заэвтектоидной стали. Количество избыточного цементита по мере понижения температуры непрерывно уменьшается и в ряде случаев получается чисто эвтектоидная структура (рис. 51, б).
Доэвтектоидные стали: выделение феррита. Заэвтектоидные стали: выделение цементита.
В доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях имеется одна общая для обоих типов структур составляющая - перлит.
Стали, содержащие от 0, 025 до 0, 8% углерода, называются доэвтектоидными. Структура этих сталей состоит из феррита (светлый фон) и перлита (темные зерна).
|
|
|
Феррит + перлит – a + (a+Fe3C) - 0, 2-0, 3% С Перлит + феррит – (a+Fe3C) + a - 0, 4-0, 5 % С Перлит + феррит – (a+Fe3C) + a 0, 5-0, 7% С
Заэвтектоидная сталь содержит от 0, 8 % углерода (точка S) до 2, 14 % углерода (точка Е). Заэвтектоидная сталь состоит из перлита и цементита (рисунок 8. 2, д).
Фазы углеродистой стали сильно отличаются механическими свойствами: феррит мягок и пластичен, цементит тверд и хрупок.
При охлаждении сплавов, содержащих до ~0, 7 % С, из жидкого сплава выделяется феррит.
При охлаждении сплавов, содержащих от ~0, 7 до 4, 3 % С, по линии ВС выделяются кристаллы аустенита. В сплавах, содержащих от 4, 3 до 6, 67 % С, по линии CD начинают выделяться кристаллы первичного цементита. Так как цементит выделяется из жидкого сплава, его называют первичным. Линия GS представляет собой температуру (с 911°С до 727 °С) начала выделения феррита из аустенита. Феррит, который выделяется из аустенита при охлаждении, содержит не более 0, 02 % С. В зоне GPS сплав состоит из феррита и аустенита. В точке S на линии PSK аустенит переходит в перлит. В результате превращений сплавы, содержащие менее 0, 8 % углерода, имеют структуру феррита и перлита. При медленном охлаждении сплава, содержащего 0, 8 % С, при температуре 727° С в результате одновременного выпадения из аустенита частиц феррита и цементита образуется эвтектоид (перлит).
Перлитное превращение в легированных сталях.
В легированной стали механизм перлитного превращения осложняется тем, что в процессе образования эвтектоида принимают участие легирующие элементы. Введение легирующих элементов изменяет, во-первых, состав и энергетическое состояние исходного аустенита и, во-вторых, состав и энергетическое состояние феррито-карбидной смеси. При этом в качестве карбидной составляющей перлита появляется легированный цементит или специальный карбид сложного состава с неравномерным распределением легирующего элемента между ним и ферритом. Введение в твердый раствор аустенита легирующих элементов существенно замедляет процесс перлитного превращения.
|
|
|
