22. Перлитное превращение, виды перлитов, условия его протекания, механизм превращения.

Перлитное превращение переохлажденного аустенита протекает при температурах -5000C . В процессе превращения происходит полиморфное превращение и диффузионное перераспределение углерода в аустените, что приводит к образованию перлитной структуры.

Аустенит, практически однородный по концентрации углерода, распадается с образование феррита и цементита. Ведущей, в первую очередь возникающей фазой при этом является карбид. Его зародыши, как правило образуются на границе зерен аустенита. При этом аустенит теряет устойчивость и испытывает полиморфное превращение. Вследствие этих процессов образования и роста частиц карбидов вновь создаются условия для возникновения новых и роста имеющих кристалликов феррита, в результате чего образуется перлитная колония. В зависимости от степени переохлаждения можно получить как перлит, а также сорбит, троостит, которые отличаются только тонкостью структуры. Чем тоньше структура, тем выше твердость.

Механические свойства стали со структурами перлита, сорбита и троостита. Твердость и прочность стали с указанными структурами прямо пропорциональна площади поверхности раздела между ферритом и цементитом, поэтому с увеличение степени дисперсности структуры твердость, пределы прочности, текучести выносливости возрастают. Относительное удлинение и относительное сужение наивысшее у сорбита. При переходе к трооститу (более низкая температура превращения) вязкость уменьшается.

23. Мартенситное превращение в стали, условия его протекания, механизм превращения. Свойства мартенсита.

Мартенситное превращение может происходит только в том случае, если быстрым охлаждение аустенит переохлажден до низких температур, при котором диффузионные процессы становятся не возможными. Превращение носит бездиффузионный характер, т. е. оно не сопровождается диффузионным перераспределением атомов углерода и железа в решетке аустенита. Мартенситное превращение осуществляется путем сдвига и не сопровождается изменением состава твердого раствора. Отдельные атомы смещаются относительно друга на расстояние, не превышающие межатомные, сохраняя взаимное соседство. Но смещение увеличивается по удалению от межфазной границы, что и приводит к изменению рельефа. Пока существует когерентность между аустенитом и мартенситом, скорость образование роста мартенсита очень велика (103 м/с). При нарушении когерентности решеток дальнейший упорядоченный переход атомов аустенита в мартенсит невозможным, и рост кристалла мартенсита прекращается. Различают два типа мартенсита - пластинчатый и реечный. Мартенсит высокая твердость и прочность, Твердость мартенсита возрастает с увеличением в нем содержания углерода.

24. Промежуточное бейнитное превращение, условия его протекания, механизм превращения. Свойства бейнита. В температурной области между перлитным и мартенситным превращениями протекает промежуточное (бейнитное) превращение. При этом образуется бейнит, состоящий из несколько пересыщенного α-твердого рас-

твора и частиц карбидов. Бейнитное превращение протекает при температурах, когда самодиффузия железа и диффузия легирующих элементов практически невозможна, скорость диффузии углерода ещё достаточно высока. Различают структуру верхнего и нижнего бейнита. Верхний бейнит образуется в интервале температур 500-350 ºC. На фоне α - твердого раствора выделяются изолированные узкие частицы карбидов . Нижний бейнит образуется при температурах от 350 ºC до точки Мн и имеет игольчатое мартенситоподобное строение. По сравнению со структурами перлитного типа нижний бейнит имеет более высокую твёрдость и прочность при высокой пластичности и вязкости, поэтому закалку на нижний бейнит широко используют для упрочнения деталей машин.

25. Влияние углерода и легирующих элементов на превращение аустенита в сталях.Легированный аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения. Легирующие элементы, в том числе азот и углерод, растворимость которого в аустените при нормальной температуре достигает 1%, повышают его прочность при нормальной и высокой температурах, уменьшают предел текучести.Легированный аустенит является основной составляющей многих коррозионностойких, жаропрочных и немагнитных сплавов. Он легко наклепывается, то есть быстро и сильно упрочняется под действием холодной деформации.Легирующие элементы (исключение кобальт), повышая устойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для многих аустенитных сплавов критическая скорость закалки снижается до 20°С/с и ниже, что имеет большое практическое значение.

26. Превращение мартенсита и остаточного аустенита при нагреве. Общее понятие об отпуске стали. Структура закаленной стали – мартенсит и остаточный аустенит – является неравновесными фазами. Переход стали в более устойчивое состояние должно сопровождается распадом мартенсита и остаточного аустенита с образованием структуры, состоящей из феррита и цементита. Распад этих фаз идет по диффузионному механизму, и поэтому скорость процесса в основном обусловлена температурой нагрева. Из указанных фаз при нагреве в первую очередь начинает распадаться мартенсит. Распад мартенсита (первое превращение при отпуске). На первой стадии превращение в кристаллах мартенсита (при температуре ниже 200 oС) образуются карбиды. В связи с этим данный тип распада мартенсита называют двухфазным. Вторая стадия распада мартенсита при температуре 200-3500С сопровождается дальнейшим выделением карбидов и, следовательно, он обедняется углеродом. При низкотемпературном отпуске легированных сталей не происходит диффузионного перераспределения легирующих элементов и поэтому выделяющиеся частицы карбидов имеют такое же среднее содержание легирующих элементов, как и мартенсит. Структура, образующаяся в результате распада мартенсита при температурах ниже 3500С , называют отпущенным мартенситом, который отличается от мартенсита закалки меньшей концентрацией в нем углерода и включением дисперсных кристаллов e - карбида, когерентно связанных с решеткой мартенсита. Превращение остаточного аустенита (второе превращение при отпуске). При отпуске высокоуглеродистых и легированных сталей, содержащих повышенное количество остаточного аустенита, при температуре 200-3000С происходит его распад. Снятие внутренних напряжений и карбидное превращение (третье превращение при отпуске). При температурах 350-4000С полностью завершается процесс выделения выделение углерода из мартенсита, происходит нарушение когерентности и обособление решеток феррита и карбида, связанное с одновременным протеканием карбидного превращения, в результате которого образуется цементит F. Образующуюся после отпуска при 350-4000С структуру обычно называют трооститом отпуска.