Кинетика мартенситного превращения

Условно можно разделить три типа мартенситных превращений, различающихся своей кинетикой: атермическое, взрывное, изотермическое.

Атермическое превращение наблюдается в углеродистых и легированных сталях с мартенситной точкой М_н выше 100^о с. Атермическое превращение характеризуется плавным нарастанием количества мартенсита при непрерывном охлаждении в мартенситном интервале температур. Остановка охлаждения приводит к практически полному прекращению превращения.

Взрывное превращение характеризуется мгновенным образованием некоторой доли мартенсита при достижении точки М_н. Характерно для сплавов для которых точка М_н ниже комнатной температуры.

Изотермическое превращение характерно для сплавов с низкой точкой М_н. Кинетика этого превращения напоминает кинетику нормального диффузионного превращения. Такое превращение протекает при выдержке в мартенситном интервале. Начинается оно после определенного периода, величина этого периода зависит от температуры выдержки. Так как превращение протекает во времени, то кинетические кривые строятся по %М, t. Скорость превращения и полнота превращения зависят от температуры выдержки. Превращение до конца не идет, 60% - максимальное количество мартенсита после превращения.

Для любого превращения независимо от его кинетики в любом случае сохраняются характерные особенности: большая скорость превращения, мартенситное превращение развивается не за счет роста уже имеющихся кристаллов, а за счет образования новых, автокаталетичность новой иглы ведет за собой образование следующих.

Мартенситное превращение можно рассматривать, как фазовое превращение, проходящее сдвиговым путем.

В близи точки М_н количество зародышей мартенсита еще достаточно велико. Наиболее активно зародыши образуются в центральной части.

Прекращение мартенситного превращения приостановке охлаждения объясняется исчерпанием всех активных центров зарождения мартенсита при данной температуре. Для активации следующей группы центров меньше активных требуется понижение температуры и создание большего термодинамического стимула. Затухание мартенситного превращения с понижением температуры объясняется все меньшим количеством непревращеного аустенита, упрочнением аустенита из-за возникающих в нем напряжений. Это требует все большей роботы на образование зародыша, пока эта робота становится на столько большой, что аустенит теряет способность превращаться.

Термическая стабилизация аустенита

Термическая стабилизация аустенита наблюдается только в сплавах в которых имеются примеси внедрения. Под термической стабилизацией исходной фазы понимают затруднение ее превращения в мартенсите в результате теплового воздействия.

Термическая стабилизация выражается в следующем: если прекратить охлаждение стали в мартенситном интервале и сделать изотермическую выдержку, то для возобновления мартенситного превращения потребуется большее охлаждение, а превращение пройдет более полно.

Степень стабилизации аустенита зависит от температуры и изотермической выдержки. При этом поведение аустенита зависит от его состава. Чем ниже температура изотермической выдержки тем больше стабилизация аустенита. Степень стабилизации аустенита определяется той долей мартенсита который стабилизируется при выдержке. Максимальная стабилизация аустенита – 75%.

При относительно низких температурах выдержки увеличивание времени выдержки увеличивает степень аустенизации аустенита. При высоких температурах выдержки увеличение выдержки сначала увеличивает степень стабилизации, а последующая выдержка уменьшает степень стабилизации. В некоторых случаях выдержка активизирует мартенситное превращение.

1-й механизм предполагает, что во время изотермической выдержки происходят релаксации упругих напряжений возникающих в аустените, в результате для активации центров рекристаллизации нужно большое переохлаждение.

2-й механизм предполагает, что стабилизация основана на том что углерод скапливается на границе аустенита и мартенсита. При этом аустенит препятствует росту мартенситного зародыша. Кроме того, углерод сигрегирует на дефектах решетки аустенита, блокирует дислокацию. При продолжении выдержки сегрегации углерода увеличиваются и достигнув максимума могут выделиться в виде дисперсных метастабильных выделень.