Розпад мартенситу

Розпад мартенситу (перше перетворення при відпуску). На першій стадії перетворення (при температурі порядку 100-150 °С) із кристалів мартенситу виділюється - карбід. Концентрація вуглецю на цих ділянках мартенситу різко зменшується, тоді як більш віддалені ділянки зберігають вихідну концентрацію вуглецю, отриману після гартування. Таким чином, після нагрівання до низьких температур у сталі поряд із частками карбідів, що утворилися, одночасно присутні два - твердих розчини (мартенситу) з більш високою (вихідною) і низькою концентрацією вуглецю. Даний тип розпаду мартенситу називають двофазним.

а) Перша стадія розпаду мартенситу

При температурах <150 °С швидкість дифузії мала, тому частки карбідів, що утворюються, не збільшуються, а розпад мартенситу супроводжується зародженням нових часток карбідів звичайно на границях кристалів мартенситу й у місцях з підвищеною щільністю дефектів.

Карбідні частки мають форму тонких пластинок товщиною в кілька атомних шарів. Пластинки - карбіду когерентно пов'язані із ґратками - розчину. Внаслідок того, що питомі обсяги - карбіду й - розчину різні, виникають сильні викривлення кристалічних ґраток обох фаз.

б) Друга стадія розпаду мартенситу

На другій стадії перетворення (при 150-350 °С) з мартенситу виділяються карбіди й, отже, він збіднюється вуглецем.

При цих температурах дифузія вуглецю зростає, і кристали карбідів укрупнюються в результаті притоку атомів вуглецю з областей твердого розчину (мартенситу) з підвищеною концентрацією вуглецю; тому в підсумку, концентрація вуглецю в кристалах - фази наближається до рівноважної.

Частки карбідів, що утворюються при низькотемпературному відпуску, по кристало - графічній будові й складу відрізняються від цементиту. На підставі численних досліджень було встановлено, що в мартенситі після низькотемпературного відпуску присутній гексагональний - карбід (FeC - ймовірно FeC). Утворення - карбіду при відпуску замість більш стабільного ромбічного цементиту пояснюється тим, що на границі - розчину й - карбіду спряження кристалічних ґраток краще, а отже,

поверхнева енергія нижче, ніж на границі мартенситу й цементиту, тому виникнення критичного зародка цього карбіду вимагає меншої флуктуації енергії.

При низькотемпературному відпуску легованих сталей дифузійного перерозподілу легуючих елементів не відбувається, тому часточки карбідів що виділяються, мають такий же середній вміст легуючих елементів, як у мартенситі.

Структуру, що утворюється у результаті розпаду мартенситу при температурах нижче 350 °С, називають відпущеним мартенситом, що відрізняється від мартенситу гартування меншою концентрацією в ньому вуглецю й включеннями дисперсних пластинчастих кристаликів - карбіду, когерентно пов'язаних із ґратками мартенситу. Кристали відпущеного мартенситу зберігають ту ж морфологію, що й вихідний мартенсит, але їх тетрагональність і щільність дефектів менше, ніж у мартенситі гартування. Вміст вуглецю у відпущеному мартенситі визначається температурою й тривалістю нагрівання, а також складом вихідного мартенситу. Чим вище температура відпуску, тим менше зміст вуглецю у твердому розчині (мартенситі). Кожній температурі нагрівання відповідає певний вміст вуглецю в мартенситі. Зі збільшенням тривалості нагрівання при цих температурах спочатку спостерігається інтенсивне виділення вуглецю, а потім цей процес уповільнюється й при більших витримках практично припиняється.

Збідніння - розчину вуглецем приводить до того, що ступінь його тетрагональності (с/а) поступово зменшується, й при 300- 350 °С стає практично рівний одиниці, як у кубічних ґратах. Це свідчить про те, що кількість вуглецю, що залишається в - твердому розчині (мартенситі), наближається до рівноважного. Але ґратка - розчину залишаються пружно викривленою й відрізняється підвищеною щільністю дефектів будови. Розпад мартенситу при відпуску супроводжується зменшенням об’єму.