Мартенсит остаточный

кристаллографических направлениях неодинакова. Вследствие этого кристаллы мартенсита имеют форму пластин,которые закономерно ориентированы в исходном аустените: (011) мартенсита (1П) аустенита, [ПО] аустенита 1111 I мартенсита. Кристаллы мартенсита в зависимости от состава стали (в первую очередь в зависимости от содержания углерода), а, следовательно, и от температуры своего образования могут иметь разную морфологию и различную субструктуру. Различают два основных морфологических типа мартенситных кристаллов: пакетный (или реечный) и пластинчатый (двойникованпый). Пакетный мартенсит образуется в углеродистых и легированных конструкционных сталях (содержащих не более 0,5 % С), у которых точка М лежит при сравнительно высоких температурах (рис. 108). Кристаллы пакетного мартенсита имеют форму тонких (0,1—0,2 мкм) пластин (реек). Группа параллельных кристаллов образует вытянутый пакет (рис. ПО, о, 109, б и г). В каждом зерне аустенита обычно возникает несколько (2—4) пакетов мартенсита (рис. 110, а). При увеличениях светового микроскопа отдельные кристаллы (монокристаллы) мар-генсита в пакете не видны и выявляются лишь границы пакетов. Реечные кристаллы мартенсита обычно разделены прослойками остаточного аустенита (рис. ПО, а). Так как пакетный мартенсит в низкоуглеродистых сталях образуется при высоких температурах, он претерпевает частичный распад (самоотпуск). Внутри кристаллов мар-гепсита выделяется некоторое количество карбидных частиц, что приводит к образованию кубического мартенсита. Субструктура пакетного мартенсита сложная и характеризуется большой плотностью дислокаций (~10'- см"2).

Пластинчатый (двойникованный) мартенсит образуется в высокоуглеродистых сталях (более 0,8 % С), имеющих низкие температуры мартенситных точек (рис. 108) 1. Кристаллы низкотемпературного пластинчатого мартенсита имеют линзовидную форму, соседние кристаллы не параллельны и образуют сложные пространственные группировки (рис 109, г и д и ПО, б). В плоскости шлифа они могут иметь вид игл (рис. 109, д). Кристаллы пластинчатого мартенсита состоят в средней своей части из большого числа микродвойпиков, образующих среднюю зону повышенной тра-вимости, называемую мидриГюма (рис. 109, г, ПО, 6). Толщина этих двойников может достигать ~ К) им. Размеры кристаллов любой морфологии мартенсита во многом определяются величиной зерна исходного аустенита (пли субзерна при наличии субструктуры). Кристаллы мартенсита (особенно те, которые образуются вблизи /И,,) тем крупнее, чем больше зерно аустенита.

Шарики подвергают термическому упрочнению, основанному на искусственном замедлении мартенситного превращения в поверхностном слое. Поверхность шариков насыщают азотом, который резко снижает температуру образования мартенсита. При закалке в масле с обычными скоростями охлаждения (100—150=С/с) мартенсит образуется сначала в сердцевине. Наружный, насыщенный азотом слей некоторое время сохраняет аустеннтную структуру и пластически деформируется под действием объемного расширения сердцевины. При дальнейшем понижении температуры происходит мартенситное превращение в поверхностном слое, сопровождаемое увеличением его объема. В результате взаимодействия с ранее отвердевшей сердцевиной поверхностный слой приобретает высокие остаточные напряжения сжатия (80-100 кгс/мм"), резко увеличивающие выносливость.

Мартенситные стали получили название по аналогии с мар-тенситной фазой углеродистых сталей. Мартенсит образуется при фазовом превращении сдвигового типа, происходящем при быстром охлаждении стали (закалке) из аустенитной области фазовой диаграммы, для которой характерна гранецентрированная кубическая структура. Мартенсит определяет твердость закаленных углеродистых сталей и мартенситных нержавеющих сталей. Нержавеющие стали этого класса имеют объемно-центрированную кубическую структуру; они магнитны. Типичное применение — инструменты (в том числе и режущие), лопатки паровых турбин.

Пакетный мартенсит, также называемый реечным, массивным, высокотемпературным и недвойниковым (дислокационным); имеет форму примерно одинаково ориентированных тонких пластин (реек). Они образуют плотный более или менее равноосный пакет. Ширина реек 0,1...1,0 мкм, поэтому оптической металлографией выявляются только их пакеты. По этой причине пакетный мартенсит получил название массивного. Пакетный мартенсит образуется в большинстве низкоуглеродистых легированных сталей. Он характеризуется сложным дислокационным строением с высокой плотностью дислокаций (до 10П...1012 см~2). Его образование обусловлено пластической деформацией исходной решетки аустенита путем скольжения.

Fe—21Cr—6Ni—9Mn имеет место мартенситное превращение. Мартенсит был обнаружен при металлографическом анализе и с помощью магнитометра в зоне пластической деформации у вершины трещины. При 295 К мартенсит образуется в очень небольшом количестве. При 76 и 4 К мартенситное превращение, по-видимому, происходит до продвижения трещины, так что трещина при этих температурах распространяется по частично превращенному аусте-ниту.

Металлографические исследования показали, что незначительная пластическая деформация (е .= 0,12) при ВТМО мало влияет на средний размер и форму зерен аустенита. При увеличении степени деформации до е =1,0 и более число зерен аусте-нита на единицу площади шлифа резко возрастает вследствие появления большого количества мелких рекристаллизованных зерен. Процесс рекристаллизации интенсифицируется с увеличением температуры деформации. Кроме того, при больших степенях деформации, в закаленной стали появляются продукты немартенситного превращения в результате увеличения критической скорости закалки, т.е. интенсификации процесса изотермического превращения аустенита после пластической деформации. Таким образом, при малых степенях деформации при ВТМО мартенсит образуется только из деформированного аустенита, что вызывает повышение прочности. Снижение прочности с увеличением степени пластической деформации стали 45 при ВТМО выше оптимального диапазона, вероятно, можно объяснить различием механических свойств мартенсита, образовавшегося из деформированного аустенита, и мартенсита, полученного из рекристаллизованных зерен аустенита, а также появлением в закаленной стали продуктов немартенситного превращения,

Шарики подвергают термическому упрочнению, основанному на искусственном замедлении мартенситного превращения в поверхностном слое. Поверхность шариков насыщают азотом, который резко снижает температуру образования мартенсита. При закалка в масле с обычными скоростями охлаждения (100-150'С/с) мартенсит образуется сначала Б сердцевине. Наружный, насыщенный азотом слой некоторое врс.мя сохраняет аустениткую структуру и пластически деформируется под действием объемного расширения сердцевины. При дальнейшем понижении температуры происходит мартенситное превращение в поверхпост-юм слое, сопровождаемое увеличением его объема. В результате взаимодействия с ранее отвердевшей сердцевиной поверхностный слой приобретает высокие остаточные напряжения сжатия (80-100 кгс/мм"), резко увеличивающие выносливость.

Мартенсит — структурная составляющая закаленной стали — пересыщенный твердый раствор углерода в а-железе такой же концентрации, как и у исходного аустенита. Кристаллическая решетка тетрагональная. Мартенсит образуется из аустенита при быстром охлаждении, имеет меньшую плотность, чем аустенит и другие структурные составляющие стали; структуре мартенсита в стали сопутствуют высокие напряжение, твердость и прочность, но низкие пластические свойства, особенно ударная вязкость. Исключение составляет мартенсит с очень низким содержанием углерода в сталях и сплавах с повышенным содержанием никеля.

Кристаллы мартенсита в зависимости от состава стали, а следовательно, и от температуры своего образования могут иметь различные морфологию и субструктуру. Различают два типа мартенсита — пластинчатый и реечный (рис. 121). Пластинчатый мартенсит образуется в высокоуглеродистых сталях, характеризующихся низкой температурой мартенситной точки (см. рис. 119, 120). В этом случае кристаллы мартенсита состоят в средней своей части из большого числа микродвойников, образующих среднюю зону повышенной травимости, называемую нередко мидрибом 1 (рис. 121).

Данные о метастабильных фазах, образующихся при закалке и последующем отжиге, можно найти в работах [4,11,12]. Согласно работе [11], закалка сплавов, богатых U, из области (yU, PZr) в жидкий азот или воду ведет к образованию а' мартенситной (пересыщенный твердый раствор на основе aU) или метастабильной фазы со. В сплавах с 45-70 % (ат.) Zr фаза (yU, PZr) может быть получена при комнатной температуре в результате быстрой закалки из расплава [12]. В сплавах, богатых Zr, а' мартенсит образуется при концентрациях до -9 % (ат.) U, фаза w наблюдается после закалки сплавов, содержащих от 5 до 22 % (ат.) U, фаза (yU,pZr) найдена в сплавах, содержащих от 11 до 45 % (ат.) U [4].

очень сильном травлении так и не~удалось (рис. 7). На микрофотографии (рис. 8) просматриваются лишь ориентированные в сторону отвода тепла дендриты. Между белой зоной и структурой основного материала расположена зона скоростного отпуска ранее закаленной стали Р6М5. Температура нагрева в этой области не превышала критической точки Ас±. Структура зоны скоростного отпуска состоит из феррита и нерастворившихся при нагреве карбидов, образовавшихся в результате дисперсионного упрочнения. Структура исходной стали Р6М5 представляет собой скрытоигольчатый мартенсит, остаточный аустенит и карбиды. Причиной существенной неравномерности твердости в зоне воздействия лазерного излучения может быть особое распределение легирующих элементов.

занная зона имеет обычную для лазерного нагрева структуру — мартенсит, остаточный аустенит и карбиды, не растворившиеся полностью в аустените, поскольку температура нагрева не превышала здесь критическую точку Аст. В тех местах, где вторая зона частично перекрывает существующее пятно нагрева, она состоит из чередующихся темных и светлых слоев, причем твердость последних достигает верхнего предела (1000 кгс/мм2), тогда как для темных слоев она близка к нижнему уровню (800 кгс/мм2). Такая многослойная структура данной зоны обусловлена действием ряда факторов, к которым могут быть отнесены, в частности, повторная закалка, сверхскоростной высокий отпуск, перераспределение углерода и хрома между фазами, происходящее, возможно, в результате восходящей диффузии.

постного слоя мартенсит + остаточный аусте-нит. Обработка холодом (при —183° С в жидком кислороде с выдержкой 2 часа) позволяет

Закалка ступенчатая На 30 — 50° С выше критической точки Лс3 (доэвтекто-идныс стали) или Aci (заэвтектондные стали) (фиг. 2) В расплавленных солях (табл. 10), имеющих температуру несколько выше или ниже (горячая закалка) * мартенситной точки М н (фиг. 1). Выдержка в расплавленных солях должна обеспечить выравнивание температуры по сечению изделия, но не вызывать распада аустенита. Окончательное охлаждение производится обычно на воздухе Мартенсит + остаточный аустенит (доэвтек-то идные стали) или мартенсит -J-карбиды-j-остаточ-ный аустенит (заэв-те кто идные стали) То же. Рекомендуется для уменьшения внутренних напряжений и деформаций. Возможна правка изделий в период охлаждении их на воздухе после извлече н и я из закалочной ванны

Фиг. 8. Твердость стали с различным содержанием углерода после закалки: / — нагрев под закалку выше Асз (АСГП) (мартенсит + остаточный аустенит); 2 — твердость мартенсита; 3 — для заэвтектоид-ной стали нагрев Aci + 30° С.

Контроль качества нитроцементованного слоя. Характерной особенностью качественной структуры нитроцементованного слоя (мартенсит + остаточный аустенит до 30%) является то, что на отожженном шлифе она производит впечатление недостаточно насыщенной углеродом. В заводской практике такую структуру часто бракуют.

Обработка холодом. Сущность этого метода заключается в дополнительном, более полном превращении остаточного аустенита закаленной стали в мартенсит. Остаточный аустенит снижает твердость, приводит к изменению размеров деталей в процессе эксплуатации.

В результате отпуска мартенситоая матрица превращается в более вязкий темный мартенсит и выпадают мельчайшие вторичные карбиды, растворившиеся при нагреве под закалку. Одновременно коагулируют и вторичные карбиды, выделившиеся при закалке по границам зерен. Остаточный аустенит устраняется, как правило, только путем многократного отпуска (3 раза).

Мартенсит, остаточный аустенит и ледебурит. 200 : 1, (9) табл. 2.4.

Очень тонкий перлит + мартенсит + остаточный аустенит

Очень тонкий перлит + мартенсит + остаточный аустенит

Химический состав сталей приведен в табл. 40. Они имеют повышенное содержание углерода (более 0,7%) и приобретают высокую твердость НЩС 62—65 (а у некоторых до HRC 67—68) после за^К^лки. Структура в закаленном состоянии — мартенсит, остаточный аустёнит и вторичный цементит. ^ ^