Образуется мартенсита

При быстром охлаждении сплавы с концентрацией легирующего компонента менее чем соответствующей точке 2 образуется мартенсит по реакции-Р-НХ' (с остаточной р-фазой у сплавов, концентрация которых лежит между точками 2 и 3).

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.

1 При содержании 0,5—0,8 % С образуется мартенсит смешанной морфологии — пакетный и двойникованный.

Толщина закаленного слоя равна 2—4 мм, а его твердость для стали с 0,45—0,5 % С HRC 50—56 В тонком поверхностном слое образуется мартенсит, а в нижележащих слоях троосто-мартенсит. Газопламенная закалка вызывает меньшие деформации, чем объемная. Процесс газопламенной закалки можно автоматизировать и включить в общий ноток механической обработки. Для крупных деталей этот способ закалки часто более рентабелен, чем закалка с индукционным нагревом.

ризуется невысокими температурами нагрева (до 250° С), при которых образуется мартенсит отпуска. Он незначительно уменьшает твердость и увеличивает вязкость, снижая внутренние напряжения в изделиях; применяется для инструментов и изделий,

В первой стадии обработки углерод растворяется в ау-стените, при охлаждении карбиды выделяются в тонко дисперсной форме, обеспечивающей их быстрое растворение при последующем нагреве. В последней стадии часть углерода из мелких карбидов растворяется в аустените (при 950° С) и вместе с некоторым количеством сложных карбидов образуется мартенсит.

на фазы или это разделение не успело завершиться полностью. В частности, при высокой скорости охлаждения расплавленного железа фиксируется у-фаза, углерод не успевает выделиться в виде цементных образований и остается в растворе или частично переходит в тетраэд-рические полости Fea, в результате чего образуется мартенсит. Содержание углерода в мартенсите может быть выше обычной концентрации, соответствующей точке мартенситного превращения.

Второй слой состоит из феррита и мартенсита. Последний образовался на месте бывших перлитных зерен. Такая структура характерна для доэвтектоидных сталей при неполной закалке. Фер-ритные зерна, сохранившиеся во втором слое, имеют микротвердость 270—300 кгс/мма, а микротвердость исходной структуры стали 170—180 кгс/мм2. Повышение твердости ферритных зерен можно объяснить тем, что под воздействием луча ОКГ аустенит образуется в первую очередь по границам блоков мозаики феррита, которые содержат повышенное количество углерода. При охлаждении в этих местах образуется мартенсит, что и приводит к повышению твердости ферритных зерен.

Вследствие быстрого охлаждения после нагрева в поверхностном слое образуется мартенсит. В результате этого создаются сжимающие остаточные напряжения и резко увеличивается твердость поверхности, а сердцевина детали остается мягкой и пластичной. Такое сочетание свойств сердцевины и поверхностного слоя резко увеличивает выносливость (на 40—100 %) деталей, снижает чувствительность к надрезам, повышает износостойкость деталей за счет высокой твердости и отсутствия обезуглероживания поверхности.

Мартенсит представляет собой пересыщенный твёрдый раствор углерода в а-железе, имеет тетрагональную решётку (вытянутого куба) с отношением осей, меняющимся в зависимости от содержания углерода до 1:1,07. Образуется мартенсит из аустенита при низких температурах.

В процессе образования и выделения второй фазы карбидов в местах ее зарождения и выделения могут наблюдаться очень большие напряжения. Ряд исследователей считают, что эти напряжения играют не последнюю роль в развитии межкристаллитной коррозии. В нержавеющих хромоникелевых сталях, аустенит которых не особенно стабильный, выделение карбидов может привести к образованию мартенсита а-фазы. Чем выше концентрация углерода в стали, тем сильнее обедняется хромом твердый раствор и тем интенсивнее образуется мартенсит. Так как межкристаллитной коррозии подвержены также и глубоко аустенитные стали с высокой концентрацией никеля, например с 20% никеля, в которых мартенсит не образуется, то его не следует рассматривать как причину возникновения межкристаллитной коррозии.

образование мартенсита быстро останавливается, дает малое количество мартенсита и в основном в реальных сталях мартенсит атермический. Однако выдержка в районе мартенситного превращения (а также и выше точки Мн на 100— 200°С) приводит к стабилизации аустенита, заключающееся в том, что превращение аустенита в мартенсит после окончания выдержки начинается не сразу, а после некоторого переохлаждения (рис. 208) и сохраняется после окончательного охлаждения больше остаточного аустенита, т. е. меньше образуется мартенсита.

Эти изменения тем значительнее, чем больше образуется мартенсита в результате обработки холодом.

ских условиях при температуре ниже точки /4t. Количество образовавшегося мартенсита в зависимости от температуры, до которой охлажден образец, может быть выражено так называемой мартенситной кривой (ряс. 111). Чем ниже температура в интервале /И„ — М,;, тем болыпе образуется мартенсита. При этом количество мартенсита возрастает в результате образования все новых и новых кристаллов, а не вследствие роста уже возникших кристаллов и уже имеющих некогерентную границу. По достижении определенной для каждой стали температуры превращение аустенита в мартенсит прекращается. Эту температуру окончания мартенситного превращения обозначают Мк. Положение точек Мп и УИК не зависит от скорости охлаждения и обусловлено химическим составом аустепита. Чем больше в аус-тените углерода, тем ниже температура точек /И„ и Мк (рис. 112). Все легирующие элементы, за исключением кобальта и алюминия, понижают точки /И„ и Мк (рис. 112).

начинает превращаться в мартенсит. Чтобы мартенситное превращение развивалось, необходимо непрерывно охлаждать сталь ниже температуры Мк. Если охлаждение прекратить, то мартенситное превращение также остановится. Чем ниже температура, тем больше образуется мартенсита. Положение точек Мя и Мк не зависит от скорости охлаждения и обусловлено химическим составом аустенита. Чем больше в аустените углерода, тем ниже температура точек Мн и Мк. Все легирующие элементы , растворенные в аустените, за исключением кобальта и алюминия, понижают точки Мн и Мк.

2) образование мартенсита практически возможно лишь при непрерывном охлаждении ниже точки Мн: чем ниже температура, тем больше образуется мартенсита;

Чтобы мартенситное превращение развивалось, необходимо непрерывно охлаждать сталь ниже температуры Мя. Если охлаждение прекратить, то мартен-витное превращение практически также остановится. Эта особенность мартенситного превращения резко отличает его от диффузионного перлитного, которое полностью протекает в изотермических условиях при температуре ниже точки A-i. Зависимость количества образовавшегося мартенсита от температуры, до которой охлажден образец, может быть выражена так называемой мартенситной кривой (рис. 119). Чем ниже температура, тем больше образуется мартенсита. Ко-личество мартенсита при этом возрастает в результате образования все новых и новых кри-еталлов, а не вследствие роста уже возникших кристаллов, имеющих некогерентную границу. По достижении определенной для каждой стали температуры превращение аустенита в мартенсит прекращается. Эту температуру окончания мартенситного превращения обозначают Мк. Положение точек

Первая причина связана с разностью удельных объемов образующихся при вторичной кристаллизации фаз. Например, у аусте-нита он составляет 0,1275 см3/г, а у прочного, но малопластичного мартенсита - 0,1310 см3/г. При сварке закаливающихся сталей исходная твердая фаза - аустенит - при охлаждении почти полностью распадается, превращаясь в другие фазы, в том числе и в мартенсит. Металл при этом увеличивается в объеме, как бы разбухает. Основные превращения происходят при температурах выше 400 °С, горячий металл пластичен, напряжений в нем не возникает. Чем больше скорость охлаждения, тем больше образуется мартенсита, происходит закалка, но в то же время больше остается аустенита, не успевшего распасться при высоких температурах. Его превращение в мартенсит медленно продолжается при низких температурах, при которых металл приобрел высокую прочность, но стал хрупким. Теперь в результате увеличения объема возникают и накапливаются внутренние напряжения, образуются трещины.

Согласно этой кривой мартенситное превращение начинается при температуре, отвечающей точке Мн, и заканчивается при температуре точки Мк, и чем ниже температура мартенситного превращения, тем больше образуется мартенсита. В большинстве случаев мартенситное превращение не доходит до 100% и оставляет в структуре некоторое количество светлых полей остаточного аустёнита' (фиг. 129, а), окрашенные в темный цвет иглы — мартенсит. Под

образование мартенсита быстро останавливается, дает малое количество мартенсита и в основном в реальных сталях мартенсит атермический. Однако выдержка в районе мартенситного превращения (а также и выше точки Мн на 100—200°С) приводит к стабилизации аустенита, заключающееся в том, что превращение аустенита в мартенсит после окончания выдержки начинается не сразу, а после некоторого переохлаждения (рис. 208) и сохраняется после окончательного охлаждения больше остаточного аустенита, т. е. -меньше образуется мартенсита.

Эти изменения тем значительнее, чем больше образуется мартенсита в результате обработки холодом.

ских условиях при температуре ниже точки Av. Количество образовавшегося мартенсита в зависимости от температуры, до которой охлажден образец, может быть выражено так называемой мартенситной кривой (рис, 111). Чем ниже температура в интервале МВ~МК, тем больше образуется мартенсита. При этом количество мартенсита возрастает в результате образования все новых и новых кристаллов, а не вследствие роста уже возникших кристаллов и уже имеющих некогерентную границу. По достижении определенной для каждой стали температуры превращение аустенита в мартенсит прекращается. Эту температуру окончания мартенситного превращения обозначают Мк. Положение точек Ма и Мк не зависит от скорости охлаждения и обусловлено химическим составом"аустенита. Чем больше в аус-тените углерода, тем ниже температура точек Ми и УИК (рис. 112). Все легирующие элементы, за исключением кобальта и алюминия, понижают точки Мн и Мк (рис. 112).