Превращения аустенита

Рис. 19. Влияние микроорганизмов на химические элементы (заштрихованная часть характеризует возможность превращения элементов при воздействии микроорганизмов; в кружках элементы, полученные искусственным путем)

Говоря о будущем металлургии, академик И. П. Бардин предсказывал возможность искусственного превращения элементов и изменения структуры атомных ядер под влиянием радиоактивного облучения металла. При этом сталь или другой облучаемый сплав будут получать новые, ценные для машиностроителей свойства.

Несмотря на то что химия уже в начале XX в. испытывала огромное влияние со стороны революционизирующейся физики, тем не менее главное достижение химии конца XIX в. — периодический закон химических элементов, открытый Менделеевым, оставался, по существу, вне влияния новейших открытий в естествознании. Более того, первое время могло даже показаться, что новые физические открытия находятся в полном несоответствии с этим законом. Сам Менделеев к концу жизни был уверен, что его закон опирается на представление о неделимых атомах и непревращаемых элементах. Открытие электрона в качестве составной части всех вообще атомов и толкование радиоактивности как распада и превращения элементов коренным образом шло вразрез с положением, считавшимся до тех пор краеугольным камнем периодического закона.

Естественно, что, изучая строение атома, ученые в первую очередь сосредоточили главное внимание на его оболочке. Только примерно начиная с 30-х годов после относительного завершения изучения атомной оболочки благодаря •созданию квантовой механики внимание физиков переключилось на ядро атома с его трансмутациями. Но и до этого параллельно разработке теории атомной оболочки продолжались активные исследования в области ядерной' физики. Они были направлены на поиски •способов искусственного вызывания ядерных реакций, т.е. превращения элементов. Главным центром этих исследований по-прежнему оставалась лаборатория Резерфорда. Ему удалось в 1919 г., бомбардируя альфа-частицами (других ядерных «снарядов» в его распоряжении еще не было) атомы стабильного элемента (азота), вызвать его искусственное превращение в атомы другого стабильного элемента (кислорода). Это был подлинный переворот в ядерной физике. Здесь начиналась принципиально новая, исключительно важная ступень научного развития: процессы, протекавшие только в естественных условиях и не поддававшиеся до тех пор никакому •физическому воздействию извне, удалось вызвать по нашему желанию, искусственно. Это был первый, основной шаг к решению задачи управления ядерными процессами, который через 20 лет привел к началу практического создания ядерной энергетики.

На явлении превращения элементов основано действие атомной бомбы, оно же может быть использовано в мирных целях — для получения тепловой и электрической энергии в силовых установках, в медицинских целях и др.

Таблица 153. Кристаллическая структура и полиморфные превращения элементов системы Pr—Dy

Таблица 156. Кристаллическая структура и полиморфные превращения элементов системы Dy—Sc [I]

Таблица 158. Кристаллическая структура и полиморфные превращения элементов системы

Таблица 159. Кристаллическая структура и полиморфные превращения элементов системы Dy—Tb [ 1 ]

Таблица 161. Кристаллическая структура и полиморфные превращения элементов системы Dy—Tm

Таблица 168. Кристаллическая структура и полиморфные превращения элементов системы Рт—Ег [1]

Исследованиями особенностей превращения аустенита при сварке плавлением установлено, что скорость нагрева в интервале температур Acl — Ася и длительность пребывания металла околошовной зоны при температуре выше Ас3 оказывают существенное влияние на процесс гомогенизации аустенита и роста зерна. В условиях сварки наблюдаются две противоположные тенденции: высокая температура нагрева металла околошовной зоны способствует росту зерна, особенно при большой длительности пребывания металла при температуре выше Ас3, и одновременно увеличивает устойчивость аустенита; быстрый нагрев и малая длительность пребывания металла выше температуры Аса понижают степень гомогенизации и устойчивость аустенита.

Рис. 117. Диаграмма анизотермического превращения аустенита для стали:

Рассмотрим превращение аустенита в сплавах, более богатых углеродом, в первую очередь процесс превращения аустенита в сплавах с концентрацией, соответствующей эвтектоид-ной (см. рис. 141, сплав с 0,8%С).

Следовательно, критическая точка превращения аустенита в перлит обозначается Аг\, а перлита в аустенит Ас\; начало выделения феррита из аустенита обозначается Лг3; конец растворения феррита в аустените Лс3. Начало выделения вторичного цементита из аустенита обозначается также Лг3, а конец растворения вторичного цементита в аустените — Лс3 (эту точку часто обозначают Лст).

Это превращение наблюдается ниже температуры метаста-бильного равновесия аустенит—мартенсит (Го). При Г0 более устойчивой фазой является перлит, однако работа, необходимая для образования мартенсита из аустенита, меньше, чем для образования перлита; поэтому ниже То образование перлита (феррито-карбидной смеси) из аустенита может произойти только в результате превращения аустенита в мартенсит, а затем" уже мартенсита в перлит.

Рис. 185. Кинетическая кривая превращения аустенита в перлит

Рис. 186. Кинетические кривые превращения аустенита в перлит при разных темпе-рат>рах (<1>(г>(3...)

Вторая кривая показывает время, необходимое при данном переохлаждении для полного превращения аустенита в перлит. При 500—600°С это время также минимально.

На рис. 187 показано время превращения аустенита в перлит в зависимости от степени переохлаждения, т. е. превращение переохлажденного аустенита при постоянной температуре. Поэтому такие диаграммы обычно называют диаграммами изотермического превращения аустенита. Кривые на диаграмме изотермического превращения аустенита имеют вид буквы С, поэтому их часто называют С-образными или просто С-кривы-ми1.

Свойства и строение продуктов превращения аустенита зависят от температуры, при которой происходил процесс его распада (рис. 188).

Следовательно, размер цементитных частиц зависит от температуры превращения аустенита, а форма цементита — от температуры нагрева (температура аустенизации).