Фазовые превращения в сплавах железо-углерод в твердом состоянии. Фазовые превращения при нагреве стали

Лекция №8

 

Тема: ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ ЖЕЛЕЗО - УГЛЕРОД В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ СТАЛИ. РОСТ ЗЕРНА АУСТЕНИТА. МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ И КРУПНОЗЕРНИСТЫЕ СТАЛИ. ПОНЯТИЯ О ПРЕВРАЩЕНИЯХ В ПЕРЕОХЛАЖДЕННОМ АУСТЕНИТЕ (ПЕРЛИТНОЕ, БЕЙНИТНОЕ, МАРТЕНСИТНОЕ). МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ. ДИАГРАММЫ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА. ВИДЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ.

Фазовые превращения в сплавах железо - углерод в твердом состоянии рассмотрены ранее в разделе Фазовые превращения в железоуглеродистых сплавах. Диаграмма железо-цементит. При нагреве стали протекают следующие превращения:

1. Превращения перлита в аустенит, протекающие выше точки А1, выше температуры стабильного равновесия аустенит - перлит; при этих температурах из трех основных структур минимальной свободной энергией обладает аустенит.

Feα + Fe3C - Feγ(C) или П - А.

2. Превращение аустенита в перлит, протекающие ниже А1:

Feγ(C) - Feα + Fe3C или А - П

Превращение перлита в аустенит в полном соответствии с диаграммой состояния Fe-C может совершиться лишь при очень медленном нагреве. При реальном нагреве превращение запаздывает, превращение происходит лишь при температурах перегрева (несколько более высоких, чем на диаграмме Fe-C). Перенагретый выше критической точки перлит с различной скоростью в зависимости от степени перенагрева превращается в аустенит.

Рис. 35. Превращение перлита в аустенит при постоянной температуре для стали, содержащей 0,86% С.

 

Расположение кривых показывает, что чем выше температура, тем быстрее (т.е. за меньший отрезок времени) протекает превращение. Луч соответствует нагреву стали с какой-то определенной скоростью V₂. Он пересекает линии начала и конца превращения в точках a’’ и b’’. Следовательно, при непрерывном нагреве со скоростью V₂ фиксируется превращение, протекающие в интервале температур от точки a’’ до точки b’’. Если нагрев был более медленным, то луч V₁ пересекает кривые превращения при более низких температурах (точка a’ и b’) и превращение произойдет тоже при более низких температурах. Кривые конца и начала превращения, асимптотитически приближаясь к горизонтали А₁ пересекут ее в бесконечности. Нагрев с бесконечно малой скоростью пересечет горизонталь А₁ в бесконечности, что соответствует превращению по диаграмме Fe-Fe₃C. Реально существует интервал температур и времени перехода П-А. Окончание превращения соответствует исчезновению перлита и образованию аустенита. Образовавшийся аустенит неоднороден в объеме зерна. В пластинках или зернах перлитного цементита содержание углерода больше, чем в феррите, из-за этого аустенит неоднороден.