8.2.3. Превращение аустенита в мартенсит При температуре М

8.2.3. Превращение аустенита в мартенсит
При температуре МН начала мартенситного превращения (см. рис. 8.2.1)
диффузия прекращается полностью. При охлаждении стали до температуры ниже
МН начинается мартенситное превращение. Температуру, при которой
мартенситное превращение заканчивается, обозначают точкой МК . Минимальная
скорость охлаждения, при которой аустенит превращается только в мартенсит,
называется критической скоростью охлаждения, или критической скоростью
закалки.
Аустенит
бездиффузионно
превращается
в
мартенсит
(М)
–
пересыщенный твердый раствор углерода в Fe . Он имеет игольчатую структуру.
Если содержание углерода в феррите в равновесном состоянии при 20 0С –
0,0025 %, то в мартенсите – столько же, сколько в исходном аустените. Это вносит
искажения в кристаллическую решетку. Кристаллическая решетка Fe изменяется
до тетрагональной. Образуются ковалентные связи, которые на порядок сильнее
металлических, и более жесткие. Поэтому мартенсит имеет очень высокую
твердость и хрупкость.
Особенности мартенситного превращения:
1) Мартенситное превращение носит бездиффузионный характер, так как
полиморфное превращение сопровождается перестройкой кристаллической
решетки ГЦК в ОЦК – без выделения углерода.
2) Мартенситное превращение протекает только при непрерывном
охлаждении аустенита (со скоростью выше критической) ниже температуры
начала мартенситного превращения. При остановках фиксируется нераспавшийся
аустенит с неприятными последствиями (снижение твердости, изменение со
временем размеров и т. д.).
3) Положение точек начала и конца мартенситного превращения зависит
только от химического состава стали. Чем больше в стали углерода, тем ниже
температура точек
МН и МК . Все легирующие элементы за исключением Co и Al понижают
точки МН и МК.
4) Мартенситное превращение не всегда протекает до конца. В сталях
содержащих свыше 0,4...0,5 % углерода, присутствует остаточный аустенит. Его
количество тем больше, чем ниже температура точек МН и МК, т.е. чем выше в
аустените содержание углерода.
5) Превращения аустенита в мартенсит происходит с изменением объема
(для стали с 1 % С изменение объема достигает 1 %). Это создает большие
микронапряжения, вызывающие дробление блоков и фазовый наклеп. Внутренние
напряжения тем выше, чем больше углерода в стали.
6) Высокая скорость роста игольчатых мартенситных кристаллов – около 1
км/сек.
Характерными свойствами для сталей с мартенситной структурой являются
высокая твердость и малая пластичность. Твердость мартенсита зависит главным
образом от содержания углерода и мало изменяется от наличия легирующих
элементов. Хрупкость стали, увеличивается с увеличением содержания углерода.
Вязкость закаленной углеродистой невелика из-за неоднородности мартенсита,
что приводит к концентрации напряжений. Вследствие этого возможно
образование микротрещин, накопление которых приводит к потере пластичности и
к хрупкому разрушению стали. Для повышения конструкционной прочности все
стали после закалки подвергаются отпуску.