8.Мартенситне перетворення аустеніту.

Сталь, нагріта до аустенітного стану, може бути охолоджена з різною швидкістю. Якщо накласти криві охолодження зразків сталі на діаграму ізотермічного перетворення переохолодженого аустеніту, то можна одержати якісне уявлення про вплив швидкості охолодження на температуру перетворенняА. 

Збільшення швидкості охолодження від V₁ до V_kp викликає зниження температури перлітного перетворення. При безупинному охолодженні воно розвивається в інтервалі температур (мал. 30/а точки 1-2). Лише при дуже повільному охолодженні воно відбудеться при постійній температурі Ar₁. Нерівновісні температури початку перлітного перетворення, на відміну від рівноважної температури Ar₁ ,прийнято позначати Ar^'. Видно (мал. 30/б), що при збільшенні V_охл зростає дисперсність перлітних структур, що утворюються: перліт заповнюється сорбітом і потім трооститом. При швидкостях охолодження, більших V_kp, аустеніт переохолоджується до температури М_н , починаючи з якої відбувається мартенситне перетворення, тобто протікає бездифузійний процес розпаду А з утворенням однієї нерівноважної структури - мартенситу. При цьому хімічний склад мартенситу не відрізняється від складу вихідного аустеніту. Міn V_охл при якій у структурі сталі утвориться мартенсит називають критичною швидкістю гартування.. При мартенситному перетворенні відбувається перехід Fе_γ у Fе_α. Мартенсит є упорядкованим пересиченим розчином включення вуглецю в α - залізо і має тетрагональну гратку (с/а=І+0, 046 % С в аустеніті). Атоми вуглецю займають октаедричні пори уздовж осі (00I) у ґратках -заліза і дуже її спотворюють. Мартенсит гартування має характерну голчасту будову. Голки розташовані паралельно одна одній і перетинаються під кутом 60° чи 120°, що є результатом орієнтування їх по визначених площинах у гратці відносно аустеніта (А). Мартенситне перетворення в сталях відбувається в інтервалі температур (М_к температура кінця перетворення ). Кожній температурі в цьому інтервалі відповідає певна частка аустеніту, що розпався. Щоб перетворення відбулося з найбільшою повнотою, потрібно провести охолодження аж до температури Мк.  Температури Мн і Мк залежать від багатьох факторів (однорідність аустеніта (А), розмір зерна), але визначальним є хімічний склад аустеніта (А). Зі збільшенням вмісту вуглецю в аустеніті (А) температурний інтервал перетворення зміщується убік більш низьких температур. При вмісті С=0,5%, температура Мк стає рівною кімнатній. Якщо сталь зі вмістом С великим 0,5% охолоджена до кімнатної температури, то збереглася деяка частина аустеніту (А), який не розпався. Не перетворений аустеніт (А), що міститься в структурі Мал. 31

гартованої сталі, називають залишковим. 1-3% залишкового аустеніту (А) зберігається й у сталях, температура Мк яких вище кімнатної, що пов'язують з появою значних стискаючих напруг, які виникають унаслідок збільшення об’єму при переході ґратки з ГЦК в ОЦК. Переважна більшість легуючих елементів знижують температури  Мн і Мк. Збереження вуглецю у твердому розчині при мартенситному перетворенні викликає викривлення ґратки Fе, яке збільшується з підвищенням вмісту вуглецю в аустеніті (А). Мартенсит має дуже високу твердість, рівну чи перевищуючу НRC 60 при вмісті C > 0,4%. Мартенситне перетворення в сталях супроводжується помітним збільшенням об'єму. Vкр - найважливіша технологічна характеристика сталі. Вона визначає вибір охолоджуючих середовищ при отриманні мартенситу (М), найтвердішої структури сталі. Легуючі елементи, які збільшують стійкість переохолодженого аустеніту, зменшують критичну швидкість охолодження.