5. Особенности мартенситного превращения.

1 . Ориентированность и высокая скорость роста кристаллов мартенсита. Кристаллы мартенсита имеют пластинчатую форму. Со скоростью ~5000 м/с (близкой к скорости звука в стали) они быстро растут до границ зерна аустенита (рис. 3.7), либо ближайшего дефекта. Последующие пластинки расположены под углами 60 или 120°к первым.

2. Полное мартенситное превращение возможно при непрерывном охлаждении до окончания превращения. Температуры начала и конца мартенситного превращения зависят только от содержания углерода (рис. 3.8). Для сталей с содержанием углерода выше 0,6 % температура М_К уходит в область отрицательных температур. При закалке до комнатной температуры превращение АМ происходит не полностью. В структуре стали имеется нестабильный остаточный аустенит (А_ост). Его количество тем больше, чем ниже температура М_К: при содержании углерода 0,6-1,0 % – до 10 % остаточного аустенита, при содержании углерода 1,5 % – до 50 %.

3. Бездиффузионный характер превращения аустенита в мартенсит. При превращении Fe_ в Fe_ атомы железа смещаются на расстояния, меньше межатомных; диффузии углерода нет. На рис. 3.9,а показаны две элементарные ячейки аустенита. Атомы железа показаны кружками. Атомы углерода растворены в аустените по типу внедрения. Они занимают октаэдрические пустоты на серединах ребер и центрах объемов, которые отмечены крестиками. В ГЦК решетке аустенита можно мысленно выделить тетрагональную решетку мартенсита (на рис. 3.9 показана жирными линиями).

Д ля мартенситного превращения характерно то, что растущие кристаллы мартенсита когерентно связаны с кристаллами исходной фазы аустенита. Два кристалла считаются когерентными, если они соприкасаются по поверхности раздела, которая является общей для их кристаллических решеток. Перестройка решетки аустенита происходит по кристаллографическим плоскостям, которые по строению и параметрам близки к определенным плоскостям решетки мартенсита. Такими плоскостями могут являться: в решетке аустенита – плоскость семейства (111), в левой ячейке аустенита она показана пунктиром (рис. 3.9,а); в решетке мартенсита – плоскость семейства (110). При нарушении когерентности перестройка аустенита в мартенсит нарушается, рост кристаллов мартенсита прекращается.

4. Обратное превращение мартенсита в перлит происходит при нагреве закаленных сталей и связано с диффузией углерода.

В зависимости от состава сплава, температуры образования кристаллы мартенсита имеют различную морфологию и структуру.

Пластинчатый (игольчатый) мартенсит образуется в высокоуглеродистых сталях с низкими значениями температур М_н и М_к. Кристаллы мартенсита представляют собой широкие пластины, в плоскости шлифа они имеют вид игл (рис. 3.10,а), содержат большое число микродвойников, образующих зоны повышенной травимости (мидрибы).

П акетный (реечный) мартенсит характерен для низко- и среднеуглеродистых, а также конструкционных легированных сталей. Тонкие параллельные пластины мартенсита, присоединенные одна к другой и разделенные малоугловыми границами, образуют пакет. Толщина пластин мартенсита колеблется от 0,2 до 2,2 мкм, плотность дислокаций – 10¹⁰-10¹² см^-2. В легированных сталях внутри пакетов между пластинами мартенсита присутствуют прослойки остаточного аустенита (рис. 3.10,б).