Изотермический распад переохлажденного аустенита

1.

Л/р №1. Изотермический распад переохлажденного аустенита.
1. Теоретические сведения.
Аустенит является высокотемпературной фазой, и при температуре ниже Ас1 будет
претерпевать тот или иной тип превращения. Аустенит, имеющий температуру ниже Ас1, но
не претерпевший превращения, называется переохлажденным. Конечная структура после
охлаждения зависит от механизма превращения аустенита, определяемого температурным
интервалом превращения.
t, C
I область: диффузионная подвижность атомов С, Fe и др.
высока, превращение идет путем отрыва атомов от
кристаллической решетки аустенита и присоединения их
к решеткам образующихся фаз феррита и цементита –
перлитное превращение
Ас1
I
550 –
500
II
II область: практически полное отсутствие диффузионной
подвижности атомов Fe и л.э. при сохранении некоторой
подвижности атомов С, превращение идет по
смешанному диффузионно-сдвиговому механизму –
бейнитное превращение
Мн
III
III область: диффузионная подвижность атомов Fe, C и
легирующих элементов подавлена, превращение идет
сдвиговым путем – мартенситное превращение

2.

Особенности распада аустенита по первой ступени
зернистый перлит
грубопластинчатый
перлит
А с3
А с1
тонкопластинчатый
перлит
МН
lg τ

3.

Особенности распада аустенита по первой ступени: кинетика превращения
Р, %
t,°C
t4 < t3 < t2 < t1
t1
t3
t4
t2
t1
100
t2
t3
t4
t5
τ
Τ инкуб 1
скорость превращения

4.

Особенности распада аустенита по первой ступени в до- и заэвтектоидных сталях
Линия выделения избыточного
феррита
Линия выделения избыточного
цементита
γ→α
γ→ц
γ→ц
γ→α
γ→П
П
γ→П
доэвтектоидные
П
γ→П
0,8
П
γ→П
П
γ→П
заэвтектоидные
П
%C

5.

Особенности распада аустенита в промежуточной ступени: механизм превращения
γпереохл
С
γ,высок%С
γ,низк%С
С
карбид
γ,низк%С
αм
С
αм
αб
С
αб
верхний бейнит
карбид
нижний бейнит
карбид

6.

Особенности распада аустенита в промежуточной ступени: кинетика превращения
Т
Р, %
t4 < t3 < t2 < t1
t4
t3
t2
t1
100
100
%Б
τ
Τ инкуб 1
γост

7.

Особенности распада аустенита по мартенситному механизму: кинетика
превращения
1. Атермическая кинетика
Т
Мн
t1
t2
γост
t3
100
%м
При
атермической
кинетике
каждой
температуре переохлаждения относительно
Мн соответствует своя степень распада. При
этом сохраняется часть аустенита.
Наличие остаточного аустенита объясняется тем, что мартенситное
превращение идет со значительным положительным объемным
эффектом. В результате последние микрообъемы аустенита
испытывают напряжение всестороннего сжатия со стороны пластин
мартенсита, что препятствует перестройке ГЦК решетки аустенита в
ОЦТ решетку мартенсита.
γ

8.

Особенности распада аустенита по мартенситному механизму: кинетика
превращения
2. Взрывная кинетика
Т
Мн
γост
100
%м
При взрывной кинетике сразу образуется большая порция мартенсита при температуре
Мн или чуть ниже. Взрывное превращение сопровождается выделением тепла (скрытая
теплота превращения) и звуковым эффектом (щелчки).
Наблюдается в сплавах с
превращения (например Fe-Ni).
низким
температурным
интервалом
мартенситного

9.

Особенности распада аустенита по мартенситному механизму: кинетика
превращения
3. Изотермическая кинетика
Изотермическая кинетика в отличие от атермической или взрывной, имеет ряд черт,
характерных для кинетики обычного диффузионного превращения. Такая кинетика
характерна для высоколегированных сплавов, точка Мн которых лежит ниже комнатных
температур.
Т
время
Мн усл.
При
изотермической
кинетике
превращению
предшествует инкубационный период, температурную
зависимость которого можно описать С – образными
кривыми. Образование мартенсита зависит от скорости
понижения температуры: чем она выше, тем при более
низкой
температуре
начинается
превращение.
Вследствие этого положение точки Мн становится
неопределенным. Иногда в качестве условной точки Мн
принимают температуру, ниже которой возможно
образование мартенсита (см. рис.).
При достаточно быстром охлаждении до низких
температур образование мартенсита может быть
полностью подавлено, и тогда превращение происходит
при последующем нагреве.
Следует отметить, что при изотермической кинетике сохраняются все основные черты мартенситного
превращения. Рост отдельных кристаллов происходит с большой скоростью, независящей от температуры
Превращение распространяется на интервал температур и в изотермических условиях до конца не идет.

10.

Особенности распада аустенита по мартенситному механизму: микроструктуры
а
Микроструктура стали с баттерфляй – мартенситом, х150
а – начало превращения
б – развитие превращения
б

11.

Особенности распада аустенита по мартенситному механизму: микроструктуры
а
Микроструктура стали с линзовидным (игольчатым) мартенситом, х200
а – начало превращения
б – развитие превращения
б

12.

Особенности распада аустенита по мартенситному механизму: микроструктуры
а
Микроструктура стали с пластинчатым мартенситом, х200
а – начало превращения
б – развитие превращения
б

13.

Особенности распада аустенита по мартенситному механизму: микроструктуры
Микроструктура стали с пакетным мартенситом, х100

14.

Л/р №1. Изотермический распад переохлажденного аустенита.
2. Экспериментальная часть.
Схема обработки образцов для изучения кинетики распада переохлажденного аустенита.
температура
А1
1
2
3
4
5
6
7
Мн
время

15.

Экспериментальная часть: методы исследования образцов
1. Металлографический метод.
Металлографический метод – изучение структуры образцов с помощью металлографического
микроскопа.
В структуре – только мартенсит
Образец №1
В структуре – пластинчатый перлит и зерна
феррита;
Образец №2
~45% феррита
~55% перлита
В структуре – пластинчатый перлит и
ферритная сетка;
Образец №3
~20% феррита
~80% перлита

16.

Экспериментальная часть: методы исследования образцов
1. Дюрометрический метод.
Дюрометрический метод – измерение твердости образцов с помощью дюротометра.
температура
А1
1
2
3
4
5
6
7
Мн
твердость, HRC
время

17.

Л/р №1. Изотермический распад переохлажденного аустенита.
3. Оформление отчета.
1) Название и цель работы
2) Краткий конспект теории
3) Основные характеристики изучаемых сталей: марочный химический состав, назначение,
критические точки, кинетические кривые.
4) Таблица экспериментальных данных:
Сталь
№ образца
Температура
переохлаждения
Время
выдержки
Твердость
1
2
…
5) Зарисованные микроструктуры с описанием, графики изменения твердости
6) Выводы.