Образовании мартенсита

При образовании химического соединения: а) соотношение чисел атомов элементов соответствует стехиометричеокой пропорции, что может быть выражено простой формулой (в обще'м вице химическое соединение двух элементов можно обозначить АпВт); б) образуется специфическая (отличная от элементов, составляющих химическое соединение) -кристаллическая решетка с упорядоченным расположением в ней атомов компоиентов.

При образовании химического соединения металла е'неметаллом возникает ионная связь.

4. При образовании химического соединения на диаграмме концентрация — свойства (рис. 128,г) концентрация химического соединения отвечает максимуму (или минимуму) на кривой (в данном случае перелом прямой). Эта точка перелома, соответствующая химическому соединению, называется сингулярной (особой) точкой. По диаграмме состав — свойства находим стехиометрическое соотношение компонентов данного химического соединения, определяя, какой концентрации отвечает сингулярная точка1.

При образовании химического соединения свойства сплавов изменяются по линейной зависимости. Однако при составе, соответствующем химическому соединению, на диаграмме состав — свойство наблюдается перелом прямой линии с образованием максимума— сингулярной точки (рис. 4.15,г).

При образовании химического соединения металла с неметаллом возникает ионная связь, например, в соединении Nad.

4) при образовании химического соединения наибольшая прочность и твердость сплава соответствует химическому соединению ( рис. 28, г).

При образовании химического соединения: а) соотношение чисел атомов элементов соответствует стехиометричеокой пропорции, что может быть выражено простой формулой (в общем виде химическое соединение двух элементов можно обозначить Л„Вт); б) образуется специфическая (отличная от элементов, составляющих химическое соединение) кристаллическая решетка с упорядоченным расположением в ней атомов компонентов.

При образовании химического соединения металла с неметаллом возникает ионная связь.

4. При образовании химического соединения на диаграмме концентрация — свойства (рис. 128,г) концентрация химического соединения отвечает максимуму (или минимуму) на кривой (в данном случае перелом прямой). Эта точка перелома, соответствующая химическому соединению, называется сингулярной (особой) точкой. По диаграмме состав — свойства находим стехиометрическое соотношение компонентов данного химического соединения, определяя, какой концентрации отвечает сингулярная точка1.

4. При образовании химического соединения свойства изменяются резко — скачком. Максимум или минимум на кривой изменения

При образовании химического соединения на диаграмме состав - свойство появляется точка перелома (острого максимума или минимума свойств), абсцисса которой соответствует составу химического соединения. Поэтому сплавы-химические соединения обладают очень высокими твердостью, прочностью и электросопротивлением. Иногда твердость их в 10 раз выше твердости чистых компонентов. Так, медь и олово — мягкие металлы, кристаллы же химического соединения в сплаве меди с оловом имеют высокую твердость. Железо и углерод — мягкие материалы, а химическое соединение их обладают очень высокой твердостью. Сплавы химических соединений применяют для режущих инструментов, но из-за высокой хрупкости для обработки давлением они непригодны.

Мартенсит по сравнению с другими структурными составляющими стали и особенно с аустенитом имеет наибольший удельный объем: удельный объем аустенита при содержании 0,2 -1,4 % С составляет 0,12227—0,12528, а мартенсита 0,12708—0,13061 см"'г. Увеличение удельного объема при образовании мартенсита является одной из основных причин возникновения при закалке больших внутренних напряжений, вызывающих деформацию изделий или даже появление трещин.

Мартенсит по сравнению с другими структурными составляющими стали, и особенно с аустенитом, имеет наибольший удельный объем. Удельный объем аустенита при содержании 0,2....0,4 %С составляет 0,12227...0,12528 см3/г, а мартенсита 0,12708...0,13061 см3/г. Увеличение удельного объема при образовании мартенсита является одной из основных причин возникновения при закалке больших внутренних напряжений , вызывающих деформацию изделий или даже появление трещин.

Как правило, все примеси и легирующие элементы, не изменяющие фазовый состав сплавов, несколько повышают модуль упругости. Исключение составляют олово и цирконий, которые могут немного снизить модуль. Наиболее заметное влияние на величину Е оказывает алюминий, каждый процент которого повышает его на 0,014-10" Па. Введение 0-стабилизирующих элементов до содержания, превышающего их растворимость в а-фазе и приводящее к образованию /3-фазы, снижает модуль нормальной упругости. Его величина сравнительно мало зависит от структурного состояния, хотя у двухфазных сплавов при образовании мартенсита или нестабильной р-фазы обнаружено заметное снижение модуля, а при образовании ш-фазы—его повышение. Повышение Е установлено и при старении а-сплавов , с высоким содержанием алюминия (более 6%) за счет образования а,-фазы или ее предвыделений. При нагреве и охлаждении в температурной области существования а-фазы модуль упругости изменяется практически линейно. Отношение Я/Г зависит от степени легированное™ титана. В интервале 27 — 727°С у чистого титана оно равно около 7,0, у сплава ПТ-ЗВ 5,3.

Мартенсит по сравнению с другими структурными составляющими стали, и особенно с аустенитом, имеет наибольший удельный объем. Удельный объем аустенита при содержании 0,2— 1,4 % С составляет 0,12227—0,12528 см3/г, а мартенсита 0,12708— 0,13061 см3/г. Увеличение удельного объема при образовании мартенсита является одной из основных причин возникновения при закалке больших внутренних напряжений, вызывающих деформацию изделий или даже появление трещин.

При образовании мартенсита на гладкой (до превращения) поверхности стального образца формируется характерный рельеф, прекрасно различимый при увеличении (рис. 131, а). На рис. 131,6 показаны те же неровности поверхностного рельефа, сфотографированные с помощью специального метода интерференционной микроскопии. Принцип этого метода мы объяснять не будем, но фотография, думаем, скажет сама за себя.

Мартенсит имеет наибольший удельный объем по сравнению с другими структурными составляющими сталей и особенно с аустенитом. Увеличение удельного объема при образовании мартенсита приводит к возникновению при закалке больших внутренних напряжений, вызывающих деформацию изделий или даже появление трещин.

При образовании мартенсита получают максимальные значения твердости (НВ 180...650) и хрупкости при минимальных значениях плотности и вязкости. Твердость мартенсита возрастает с увеличением содержания в нем углерода. Однако увеличение содержания углерода повышает склонность мартенсита к хрупкому разрушению.

Условия, при которых происходит массивное превращение, должны обеспечивать относительно высокую скорость (Frp) перехода атомов через межфазную границу, но препятствовать диффузии растворенных атомов на дальние расстояния, вследствие чего происходит избирательный рост кристаллов, т. е. Угр > Ул. Переохлаждения, при которых может происходить массивное превращение, должны быть промежуточными — большими, чем для нормального превращения, но меньшими, чем при мартенситном. Массивные превращения, по-видимому, имеют место и при образовании мартенсита и являются ответственными за усложнение образующихся при этом структур. Массивные превращения обнаружены в бинарных сплавах меди с алюминием, цинком, галлием; сплавах серебра с кадмием, алюминием; сплавах железа с никелем, медью, углеродом и некоторых тройных сплавах, например: медь — цинк — галлий и медь — цинк — германий [139, 181, 306, 338].

Превращения сдвигового типа характеризуются кооперативным упорядоченным смещением атомов и часто называются мартенситными или бездиффузионными, хотя такой характер перестройки решетки наблюдается не только при образовании мартенсита, айв целом ряде других фазовых переходов (бейнитное превращение, выделение видманштетто-вого феррита и цементита, распад и упорядочение твердых растворов). Характерным признаком этих превращений является кристаллогеомет-рическая связь исходной и конечной фаз. Согласно Дж. У. Кристиану [ 17], мартенситные превращения возможны, если между фазами существуют скользящие когерентные или полукогерентные границы. Движение таких границ аналогично консервативному перемещению дислокаций. Оно не требует переноса вещества, а связано только с изменением относительного расположения атомов на фронте превращения. При этом сразу обратим внимание на то, что кристаллографические особенности мартенситных превращений характерны для более широкого класса фазовых переходов, кинетические характеристики которых могут быть совершенно иными.

При нагреве в участках околошовной зоны и кристаллизующегося шва возникают упругопластические деформации и напряжения сжатия. В дальнейшем при охлаждении их знак меняется и происходит монотонное возрастание деформации и напряжений растяжения. Как показано Н. Н. Прохоровым, в условиях наплавки на кромку пластины стали Х18Н10Т к моменту полного охлаждения величина остаточной продольной деформации достигает 1,6%. Если наплавка производится на малоуглеродистую сталь Ст.З или закаливающуюся при сварке сталь марки 25ХН4, то на величину конечных деформаций оказывают заметное влияние также объемные изменения при у —> «-превращении и образовании мартенсита.

лаждения переохлажденный аустенит полностью перейдет в сорбит. При еще больших скоростях охлаждения образуется новая структура — троостит. По мере ускорения охлаждения лучи будут становиться все круче, поэтому превращение аустенита в троостит не закончится. Кроме троостита в структуре стали появится мартенсит. При наибольших скоростях охлаждения образуется только мартенсит (рис. 9.6), т. е. пересыщенный твердый раствор углерода в а-железе. При образовании мартенсита происходит перестройка гране-центрированной решетки аустенита в объемно-центрированную решетку сс-железа. Избыточное количество углерода, находящегося в а-железе, искажает эту решетку и превращает ее в тетрагональную, в которой отношение параметров с/а не равно единице (рис. 9.7), как у куба. Степень тетрагональное™ тем выше, чем больше углерода в стали. Скорость охлаждения, при которой из аустенита образуется только мартенсит, называют критической скоростью закалки. При закалке стали ее охлаждают со скоростью больше критической.