Бейнитное превращение.. Распад переохлажденного аустенита при непрерывном охлаждении.

Бейнитное превращение.

В углеродистых сталях снижения изгиба С-кривой в интервале температур 500-250С происходит бейнитное превращение.

Кинетика этого превращения и образующейся структуры имеют черты кинетики и структур, наблюдаемых при диффузионном перлитном и бездиффузионном мартенситном превращении. В результате бейнитного превращения образуется смесь пересыщенной углеродом  -фазы (феррита) и карбида; такая смесь называется бейнитом. Карбид в бейните не имеет пластинчатого строения, сойственного перлиту.

Кинетика бейнитного превращения

Началу распада предшествует инкубационный период, т. е. время, в течении кот происходит перераспределение атомов углерода. Зависимость инкубационного периода от t такая же как в диффузионном превращении, т. е. сначала он уменьшается, тк возрастает термодинамический стимул, а затем возрастает, тк снижается диффузионная подвижность С. Бейнитное превращение как и мартенситное не идет до конца сопровождается положительным объемным эффектом, в структуре остается доля остаточного аустенита. Чем ниже t, тем меньше доля остаточного аустенита.

Структура верхнего и нижнего бейнита

Верхний бейнит образуется в области t 500-350 С и имеет реечное строение, а нижний от 350 до Мн и имеет игольчатое строение, похожее на мартенсит.

Разница в строении ВБ и НБ связана с различной подвижностью С углерода в верхней и нижней части t-интервала бейнитного превращения. В ВБ карбид выделяется прямо из аустенита между пластинками -фазы. В НБ частицы карбида выделяются внутри пластины.

МЕХАНИЗМ БЕЙНИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ

Кристаллы -фазы образуются по механизму, схожему с образованием пластинчатого мартенсита скорость роста кристаллов контролируется скоростью диффузионного отвода атомов С. При отводе этих атомов точка Мн в аустените повышается и мартенситное превращение  идет при температуре выше точки Мн характерной для данной марки стали. В момент превращения концентрация С не меняется изменяется только решетка, образуется пересыщеный твердый раствор, тк температура достаточно высока сразу же после  превращения может начаться выделение карбида (фактически-отпуск мартенсита).

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ С БЕЙНИТНОЙ СТРУКТУРОЙ

Прочность выше, чем у перлита. Прочность возрастает с понижением t изотермического превращения. Прочность бейнита обусловлена: 1-Малым размером ферритных кристаллов. 2-Дисперсным выделением карбида. 3-Искажение решетки феррита. В ВБ частицы карбида расположены по границам -фазы и не вносят существенного вклада в их существование. В НБ дисперсность карбидов возрастает, они располагаются внутри феррита повышая прочность. Пластичность. При переходе их перлитной в бейнитную область пластичность снижается, затем при понижении t вновь возрастает. Стали со структурой НБ обладают большей вязкостью, чем отпущенного мартенсита при одинаковой прочности и твердости, что используется при проведении бейнитной закалки.

Распад переохлажденного аустенита при непрерывном охлаждении.

При охлаждении аустенита эвтектоидной стали ниже линии А1 происходит его распад на феррит и цементит Fey(C) Þ Fea(C) + Fe3C. При температуре А1 превращение не происходит, а может начаться только после некоторого переохлаждения, когда свободная энергия аустенита будет выше свободной энергии смеси феррита и цементита. Чем больше переохлаждение, тем более разница свободных энергий и тем быстрее проходит превращение. Таким образом, на процесс превращения аустенита при переохлаждении ниже А1 влияют два противоположных по действию фактора. При снижении температуры увеличивается разница свободных энергий, что должно повышать скорость превращения. Но при этом замедляются диффузионные процессы, что снижает скорость превращения.