Классификация превращений при отпуске

Классификация превращений при отпуске провели по дилатометрическому изменению образцов.

1 превращение при отпуске стали

Закаленная структура – мартенсит – предельно метастабильная структура, поэтому процессы, приводящие сталь в более равновесное состояние, начинаются сразу после закалки. При комнатной температуре процессы идут медленно, с повышением температуры процессы ускоряются, это самопроизвольные процессы. Сразу после закалки, стечении некоторого времени на дефектах кристаллической решетки образуются атмосферы углерода. Последующий нагрев до порядка 80^ос приводит к образованию кластеров углерода, 80^о-150^ос их увеличению. Кластеры имею ту же природу что и зоны Гинье-Престона. Образование кластеров и атмосфер приводит к некоторому обеднению зон мартенсита лежащих вокруг них. От 100^о- 160^ос часть кластеров и атмосфер перерождаются в метастабильные карбиды. Карбиды когерентно связаны с металлической матрицей. Из-за отсутствия диффузии атомов металла карбиды не растут, процесс развивается за счет выделения новых карбидов. В результате такого процесса часть мартенсита обедняется углеродом, но до 30% мартенсита остается в исходном состоянии – первая стадия первого превращения.

Выше 150^ос углерод получает определенную диффузионную подвижность и в дальнейшем распад аустенита сопровождается как выделением новых карбидных включений так и подрастанием старых.

Метастабильные карбиды в сталях

В сталях малоуглеродистых с содержанием углерода менее 0,6% С - ε‑карбид Fe_2-3C. Карбид имеет гексагональную решетку хорошо сопрягаемую с мартенситом. В сталях с большим содержанием углерода выделяется η-карбид Fe₂C, с ромбической решеткой, χ - Fe₃C₂ – моноклинная решетка.

2 превращение при отпуске стали

Выше 200^о до 250^о происходит распад аустенита. Аустенит превращается в нижний бейнит. Эта структура имеет больший объем чем аустенит. Выше 250^ос остаточного аустенита нет. В сталях малоуглеродистых доля остаточного аустенита чрезмерно мала, поэтому второе превращение не фиксируется.

После окончания 1 и 2 превращения структура стали представляет собой отпущенный мартенсит. Если эта сталь заэвтектоидная то присутствуют вторичные карбиды.

Выше 300^ос метастабильные карбиды заменяются более стабильным цементитом. Цементит может выделится как на прямую так и перестроив решетку метастабильных карбидов, выделяется в виде пластин имеющих полукогерентную связь с матрицей.

3 превращение при отпуске стали

К 400^ос превращение заканчивается, к этому моменту ά-раствор полностью избавляется от избыточного углерода – Ф + Ц.

Выше 400^о проходят процессы коагуляции и сфероодизации карбидов. Коагуляция карбидов происходит аналогично как в старении.

Одновременно в ά-растворе начинаются процессы возврата и рекристаллизации. При температуре выше 400^о происходит рассыпание субграниц. К 600^о карбиды сфероодизованы и продолжается процесс коагуляции, и это приводит к разблокированию границ, что позволяет ά-раствору рекристаллизоватся. При 600^ос структура приобретает форму равновесных зерен. В высокоуглеродистых сталях из-за большого количества углерода рекристаллизация будет протекать при 650^ос. Структура образующаяся в интервале 300^о-400^ос – тростит отпуска, 450^о-600^ос – сорбит отпуска, 600^о-650^ос – перлит отпуска.