Перлитная, бейнитная и мартенситная области превращения и их влияние на структуру и свойства сталей

Мартенсит является упорядоченным пересыщенным твердым раствором внедрения углерода в a — железе.

Избыток углерода сильно искажает кристаллическую решетку и из кубической она становится тетрагональной (рисунок 35).

С увеличением содержания углерода степень тетрагональности решетки (с/а) повышается. Отношение с/а = 1 + 0,046С, где С — концентрация углерода в аустените, процент по массе. Мартенситное превращение протекает только в том случае, если быстрым охлаждением аустенит переохлажден до низких температур, при которых диффузионные процессы становятся невозможными.

Мартенситное превращение осуществляется путем сдвига и не сопровождается изменением состава твердого раствора. Отдельные атомы смещаются относительно друг друга на расстояния, не превышающие межатомные, сохраняя взаимное соседство. В процессе роста мартенситного кристалла вследствие разности удельных объемов аустенита и мартенсита увеличиваются упругие напряжения, что приводит к пластической деформации и образованию межфазной границы с неупорядоченным расположением атомов. Диффузионный переход атомов из кристаллов аустенита в мартенсит при низких температурах невозможен. При переохлаждении до температуры, соответствующей точке Мн, аустенит 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 Мн и Мк не зависят 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.

image

Рисунок 35 – Кристаллическаярешетка мартенсита

Мартенситное превращение очень чувствительно к напряжениям, а деформация аустенита может вызывать превращение даже при температурах выше Мн (мартенсит деформации).

Характерной особенностью мартенсита являются его высокая твердость и прочность. Твердость мартенсита возрастает с увеличением в нем содержания углерода. В стали с 0,6…0,7 % С твердость мартенсита составляет 65 HRС, что во много раз больше твердости феррита, а временное сопротивление достигает 2600…2700 МПа.

Однако с повышением в мартенсите содержания углерода возрастает склонность его к хрупкому разрушению, понижается сопротивление зарождению трещины. Твердость (прочность) мартенсита обязана образованию пересыщенного углеродом твердого раствора, высокой плотности дислокаций (1010…1012 см-2) и большому числу различного рода границ и субграниц, затрудняющих движение дислокаций. Хрупкость мартенсита связана с образованием атмосфер из атомов углерода на дефектах строения.

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.

Промежуточное (бейнитное) превращение >Дальше >

Ключевое различие между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью заключается в том, что кристаллическая структура Аустенитной нержавеющей стали представляет собой гранецентрированную кубическую структуру, тогда как кристаллическая структура Мартенситной нержавеющей стали представляет собой объемно-центрированную кубическую структуру.

Существует четыре основных группы нержавеющей стали в зависимости от кристаллической структуры стали: аустенитная, ферритная, мартенситная и двухфазная. Микроструктура этих сплавов зависит от присутствующих в них легирующих элементов. Таким образом, эти сплавы также имеют различные легирующие элементы.

Содержание

  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое Аустенитная нержавеющая сталь
  3. Что такое Мартенситная нержавеющая сталь
  4. В чем разница между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью
  5. Заключение

Что такое Аустенитная нержавеющая сталь?

Аустенитная нержавеющая сталь – это тип нержавеющей стали, имеющий аустенит в качестве своей первичной кристаллической структуры. Данная кристаллическая структура аустенита является гранецентрированной кубической, в которой есть один атом в каждом углу куба, и есть один атом в каждой грани (в центре грани). Получается такая структура с помощью добавления никеля, марганца и азота. Из-за своей кристаллической структуры аустенитные стали не подвергаются термообработке. Кроме того они являются немагнитными.

image
Структура Аустенитной нержавеющей стали

Аустенитная нержавеющая сталь подразделяется на два основных типа: 300 и 200. Первая приобретает аустенитную структуру после добавки никеля, тогда как во второй никель заменяют на марганец и азот. Нержавеющая сталь 300 имеет множество подтипов. Самой распространенной является тип 304 (она ещё называется как 18/8 или A2). Нержавеющая сталь 304 используется для изготовления кухонной утвари, столовых приборов, а также для  изготовления кухонного оборудования. Следующая по распространенности является нержавеющая аустенитная сталь 316. Для повышения устойчивости к кислотам и для устойчивости к локальным воздействиям – она содержит молибден.

При добавлении азота в аустенитную нержавеющую сталь 200 – это придаёт ей большую механическую прочность по сравнении с аустенитной нержавеющей сталью серии 300.

Сплав 20 (Carpenter 20) – это аустенитная нержавеющая сталь, которая обладает стойкостью к горячей серной кислоте, а также к другим агрессивным средам. Сплав 20 обладает отличной стойкостью к коррозионному растрескиванию при кипении 20–40% серной кислоты. Этот сплав обладает отличными механическими свойствами. Кроме того, во время сварки, наличие ниобия в этом сплаве предотвращает выпадение карбидов.

Аустенитная нержавеющая сталь испытывается с помощью метода неразрушающего контроля с использованием контроля проникающего красителя. Кроме того другой метод испытания – это вихретоковые испытания.

Что такое Мартенситная нержавеющая сталь?

Мартенситная нержавеющая сталь – это особый тип сплава из нержавеющей стали, который может быть закален и отпущен с помощью нескольких способов старения/термообработки. Типичным примером мартенситной нержавеющей стали является X46Cr13.

Структура Мартенситной нержавеющей стали

Характерная объемно-центрированная тетрагональная мартенситная микроструктура была впервые обнаружена немецким микроскопистом Адольфом Мартенсом около 1890 года. В 1912 году Элвуд Хейнс подал заявку на патент США на мартенситный сплав нержавеющей стали. Этот патент не выдавался до 1919 года. В 1912 году Гарри Брирли из исследовательской лаборатории Браун-Ферт в Шеффилде, Англия, в поисках коррозионно-стойкого сплава для стволов, открыл и впоследствии промышленно использовал мартенситный сплав из нержавеющей стали. Об этом открытии было объявлено через два года в январской газете 1915 года The “New York Times”.

Обзор. Нержавеющие мартенситные стали могут быть высокоуглеродистыми или низкоуглеродистыми сталями, построенными на основе состава железа, от 12% до 17% хрома, углерода от 0,10% (тип 410) до 1,2% (тип 440C)

  • Выше 0,4% – используются из-за их износостойкости в хирургических лезвиях, для столовых приборов, в пластиковых литьевых формах).

Читайте также:  Разница между перекисью водорода и перекисью бензоила

Пинцет из Мартенситной нержавеющей стали

Они могут содержать некоторое количество Ni (тип 431), более высокое содержание Cr и/или Мо, тем самым улучшая коррозионную стойкость и, поскольку содержание углерода также мало, ударная вязкость улучшается. Марка EN 1.4313 (CA6NM) с низким содержанием C, 13% Cr и 4% Ni обеспечивает хорошие механические свойства, хорошую способность к заливке, хорошую свариваемость и хорошую устойчивость к кавитации. Она используется почти для всех гидроэлектрических турбинах в мире. Добавки B, Co, Nb, Ti улучшают высокотемпературные свойства, в частности сопротивление ползучести (используется для теплообменников в паровых турбинах). Особый сорт – тип 630 (также называемый 17/4 PH), который является мартенситным и затвердевает при осаждении при 475 °C.

Механические Свойства. Они закаливаются термической обработкой (в частности, закалкой и снятием напряжений или закалкой и отпуском. Состав сплава и высокая скорость охлаждения закаливания обеспечивают образование мартенсита. Мартенсит обладает низкой ударной вязкостью и, следовательно, хрупок. Закаленный мартенсит придает стали хорошую твердость и высокую ударную вязкость, в основном используется для медицинских инструментов.

Обработка. Когда при изготовлении требуются формуемость и мягкость, используется сталь с максимальным содержанием углерода 0,12%. При увеличении содержания углерода возможно упрочнение и отпуск при достижении предела прочности при растяжении в диапазоне от 600 до 900 Н/мм2 в сочетании с разумной вязкостью и пластичностью. В этих условиях эти стали находят много полезных общих применений, где требуется умеренная коррозионная стойкость. Кроме того, с более высоким диапазоном содержания углерода в закаленном и слегка отпущенном состоянии может быть достигнут предел прочности на разрыв около 1600 Н/мм2 с пониженной пластичностью.

Контроль. Мартенситная нержавеющая сталь может быть подвергнута неразрушающему контролю с использованием метода магнитного контроля частиц , в отличие от аустенитной нержавеющей стали.

Мартенситные нержавеющие стали в зависимости от их содержания углерода подразделяются на:

  • Коррозионно-стойкие технические стали, используемые в различных областях машиностроения для изготовления: насосов, клапанов, валов лодок.
  • Стойкие к коррозии стали: столовые приборы, медицинские инструменты (скальпели, бритвы и внутренние зажимы), подшипники (шарикоподшипники), лезвие бритвы, литьевые формы для полимеров, тормозные диски для велосипедов и мотоциклов

В чем разница между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью?

Аустенитная нержавеющая сталь – это форма сплава нержавеющей стали, которая обладает исключительной коррозионной стойкостью и впечатляющими механическими свойствами, в то время как мартенситные нержавеющие стали – это сплав, в котором больше хрома и обычно в нем нет никеля. Ключевое различие между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью состоит в том, что кристаллическая структура аустенитной нержавеющей стали представляет собой гранецентрированную кубическую структуру, тогда как для мартенситной нержавеющей стали это объемно-центрированная кубическая структура.

Кроме того, еще одно различие между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью состоит в том, что аустенитная нержавеющая сталь содержит никель, а мартенситная нержавеющая сталь – нет. Содержание никеля в аустенитной нержавеющая стали составляет от 8 до 10%. Кроме того, аустенитная нержавеющая сталь является диамагнитной, а мартенситная форма – ферромагнитной.

Заключение – Аустенитная и Мартенситная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь – это сплав нержавеющей стали, который обладает исключительной коррозионной стойкостью и впечатляющими механическими свойствами, в то время как Мартенситные нержавеющие стали – это сплав, в котором больше хрома и обычно в нем нет никеля. Ключевое различие между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью состоит в том, что кристаллическая структура Аустенитной нержавеющей стали является гранецентрированной кубической структурой, тогда как кристаллическая структура Мартенситной нержавеющей стали является объемно-центрированной кубической структурой.

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Мартенсит
Фазы железоуглеродистых сплавов
Чугуны
  1. Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит)
  2. Серый чугун (графит в форме пластин)
  3. Ковкий чугун (графит в хлопьях)
  4. Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)
  5. Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)

Мартенсит — микроструктура игольчатого (пластинчатого), а также реечного (пакетного) вида, наблюдаемая в закалённых металлических сплавах и в некоторых чистых металлах, которым свойственен полиморфизм. Мартенсит — основная структурная составляющая закалённой стали; представляет собой упорядоченный пересыщенный твёрдый растворуглерода в α-железе такой же концентрации, как у исходного аустенита. С превращением мартенсита при нагреве и охлаждении связан эффект памяти металлов и сплавов. Назван в честь немецкогометалловедаАдольфа Мартенса. По аналогии термин также может относиться к любой кристаллической структуре, которая образована бездиффузионным преобразованием.

Образование

Физический механизм образования мартенсита принципиально отличается от механизма других процессов, происходящих в стали при нагреве и охлаждении. Другие процессы диффузионны, то есть атомы перемещаются с малой скоростью, например, при медленном охлаждении аустенита создаются зародыши кристаллов феррита и цементита (Fe3C), к ним в результате диффузии пристраиваются дополнительные атомы и, наконец, весь объём приобретает перлитную или феррито-перлитную структуру. Мартенситное превращение бездиффузионно (сдвиговое превращение), атомы перемещаются с большой скоростью по сдвиговому механизму, скорость распространения порядка тысячи метров в секунду.

Структура и свойства

Кристаллическая структура мартенсита тетрагональна, элементарная ячейка имеет форму прямоугольного параллелепипеда, атомы железа расположены в вершинах и центре ячейки, атомы углерода в объёме ячеек. Структура неравновесна, и в ней есть большие внутренние напряжения, что в значительной степени определяет высокую твёрдость и прочность сталей с мартенситной структурой.

При нагреве сталей с мартенситной структурой происходит диффузионное перераспределение атомов углерода. В стали возникают две фазы — феррит, содержащий очень мало углерода (до 0,02 %) и цементит (6,67 % углерода). Элементарная ячейка феррита имеет форму куба, атомы железа расположены в вершинах и в центре куба (объемноцентрированная структура), цементит имеет ромбическую структуру. Элементарная ячейка цементита имеет форму прямоугольного параллелепипеда.

Кристаллическая решётка мартенсита связана постоянными кристаллографическими соотношениями с решёткой исходной структуры аустенита, то есть плоскости с определёнными кристаллографическими индексами в структуре мартенсита параллельны плоскостям с определёнными индексами в структуре аустенита. Соотношение между кристаллографическими направлениями в решётках мартенсита и аустенита аналогично.

Виды мартенсита

1. Пластинчатый или игольчатый (двойниковый) мартенсит, который образуется в углеродистых и легированных сталях при температуре начала мартенситного превращения ниже 200 °C. При этом образовавшиеся мартенситные пластины имеют среднюю линию повышенной травимости, которую называют мидрибом. Мидриб состоит из большого числа двойников по плоскостям {112}, толщина которых составляет 5-30 нм.

2. Реечный или иначе пакетный (дислокационный) мартенсит, характерен для малоуглеродистых, среднеуглеродистых и высоколегированных сталей, для которых температура начала мартенситного превращения выше 300 °C. В этом случае кристаллы мартенсита представляют собой тонкие рейки толщиной 0,2-2 мкм и вытянутые в одном направлении. Сосредоточение параллельных друг другу реек образуют пакеты. Между собой рейки разделены тонкими прослойками остаточного аустенита толщиной 10-20 нм.

Образование того или иного структурного типа мартенсита обусловлено температурой его формирования, которая зависит от состава сплава и других факторов. Значительный интервал между температурой начала и конца мартенситного превращения приводит к наличию в сталях двух типов мартенсита, которые образуются при различной температуре. Низкая прочность аустенита при высокой температуре способствует образованию реечного мартенсита, а с понижением температуры, когда прочность аустенита выше, увеличивается доля пластинчатого мартенсита[1].

Также существуют низкоуглеродистые мартенситные стали, в которых образуется мартенсит только реечного типа и отсутствует остаточный аустенит. Температура начала мартенситного превращения у таких сталей порядка 400 °C.

Реечный мартенсит обладает повышенной релаксационной способностью.

Мартенситное превращение

Мартенситное превращение при охлаждении происходит не при постоянной температуре, а в определённом интервале температур, при этом превращение начинается не при температуре распада аустенита в равновесных условиях, а несколькими сотнями градусов ниже. Оканчивается превращение при температуре значительно ниже комнатной. Таким образом, в интервале температур мартенситного превращения в структуре стали, наряду с мартенситом, есть и остаточный аустенит. Температуры как начала, так и окончания мартенситного превращения могут сильно зависеть от концентраций легирующих элементов.

При пластической деформации стали при температурах мартенситного превращения количество мартенсита увеличивается. В некоторых случаях также влияет упругая деформация. Возможно превращение аустенита в мартенсит при комнатных температурах под действием пластической деформации.

Кроме железоуглеродистых сплавов, мартенситное превращение наблюдается и в некоторых других материалах, например, сплавах на основе титана (Ti) (сплавы типа ВТ6, ВТ8, ВТ14), меди (бронзы типа БрАМц 9-3), материалах с памятью формы, оксидных материалах (ZrO2).

Примечания

  1. Гуляев А. П. Металловедение. — Металлургия, 1986. — С. 232–235. — 544 с.

См. также

Переходные структуры стали

Timon от 13-08-2012, 14:48—>

Ввиду того что структурные превращения, происходящие при охлаждении стали, совершаются не мгновенно, то быстрым охлаждением они могут быть частично или полностью задержаны, так как при низких температурах подвижность атомов уменьшается. Увеличение скорости охлаждения приводит к возникновению переходных между аустенитом и перлитом структур; таких структур в зависимости от скорости охлаждения может быть много, наиболее-типичные из них получили названия мартенсита, троостита и сорбита.

Выше уже было сказано, что с увеличением скорости охлаждения критические точки стали понижаются. На фиг. 104 даны кривые охлаждения эвтектоидной стали для различных скоростей охлаждения. Замечательно, что при некоторой достаточно большой скорости охлаждения на кривой охлаждения появляется еще одна критическая точка при 240° — точка М. Дальнейшее увеличение скорости охлаждения приводит к тому, что на кривой охлаждения остается только одна критическая точка — точка М.

Изучение микроструктуры показывает, что сначала увеличение скорости охлаждения в соответствии с общей теорией кристаллизации приводит только к измельчению структуры — возникают структуры сорбита, затем троостита, отличающиеся от перлита своим более тонким строением. Появление на кривой охлаждения точки М означает, что превращение аустенита при высоких температурах Ar1, приводящее к возникновению структур перлитного типа, не заканчивается полностью, и при температуре точки М этот переохлажденный аустенит превращается в мартенсит. Превращение аустенита в мартенсит совершается очень быстро, поскольку при этом происходит только перестройка решетки гранецентрированной кубической (аустенит) в объемноцентрированную (мартенсит). Поэтому изменение скорости охлаждения к заметному смещению точки М не приводит. Механизм превращения аустенита в мартенсит описан в работах чл.-корр. АН России Г. В. Курдюмова.

Аустенит. Аустенитом называется твердый раствор на основе у-Fe. В углеродистой стали даже очень быстрым охлаждением нельзя зафиксировать структуру аустенита. Однако присутствие в сплаве специальных примесей, например марганца, способствует получению аустенитной структуры. На фиг. 106 дана микрофотография аустенитной структуры, полученной охлаждением в ледяной воде стали, содержащей 2,0% С и 2,2% Мn; температура нагрева образца перед охлаждением равна 1050°.

Аустенит характеризуется низким пределом упругости, большой вязкостью, хорошей сопротивляемостью удару и истиранию, максимальной по сравнению с другими структурами стали плотностью. Аустенит немагнитен и обладает минимальной по сравнению с другими структурами электропроводностью.

Кристаллическая решетка аустенита — куб с центрированными гранями, т. е. решетка, свойственная железу в модификации у; она составлена из атомов железа, между которыми расположены атомы углерода (твердый раствор внедрения).

Мартенсит. Мартенситная структура получается при весьма быстром охлаждении стали (несколько сот градусов в секунду). При такой скорости охлаждения превращение аустенита происходит при температурах ниже 350—300°, и возникает типичное для мартенсита игольчатое строение.

На фиг. 107 представлена структура мартенсита. Мартенсит обладает твердостью 600—700 по Бринелю, высоким пределом прочности, малой вязкостью и большой хрупкостью. Мартенсит магнитен; электропроводность стали, закаленной на мартенсит, значительно меньше, чем электропроводность медленно охлажденной (отожженной) стали. Работами советских ученых Н. Т. Гудцова, Г. В. Курдюмова и Н. Я. Селякова установлено, что мартенсит представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в x-Fe. За счет наличия в мартенсите углерода кристаллическая решетка мартенсита искажена и представляет собой тетрагональную объемноцентрированную решетку, в которую внедрены атомы углерода. Степень тетрагональности мартенсита (т. е. разница постоянных решетки а и с) зависит от количества содержащегося в нем углерода; в стали с 1,7% углерода отношение с:а достигает величины 1,08.

При образовании мартенситной структуры наблюдается изменение удельного объема стали в сторону увеличения, результатом чего являются внутренние напряжения в материале. Чем быстрее ведется охлаждение, чем выше температура, с которой начинается охлаждение и чем больше углерода содержится в стали, тем больше может быть увеличение удельного объема стали при закалке. Однако те же факторы — увеличение содержания углерода в стали, увеличение скорости охлаждения — могут привести к сохранению в структуре большего количества остаточного аустенита, т. е. фазы с минимальным удельным объемом. Цифры, иллюстрирующие взаимную связь между всеми этими факторами, даны в табл. 10.

Структура мартенсита является типичной для сильно закаленной стали. Поскольку мартенсит в стали является структурой метастабильной (т. е. нeустойчивой), то при нагреве (отпуске) закаленной стали происходит процесс выделения углерода из мартенсита и образование зерен цементита. Это приводит к возникновению структуры троостита отпуска и сорбита отпуска.

Троостит. Структура троостита закалки получается при менее быстром охлаждении, чем требуемое для получения мартенситной структуры.

Критическая точка А r, снижается до 500—550°. Подобная структура может быть также получена при нагреве закаленной на мартенсит стали до температуры ниже 400° (троостит отпуска — зернистого строения). Троостит менее хрупок и тверд, чем мартенсит.

Троостит представляет собой тонкодисперсную смесь цементита и феррита.

На фиг. 108 представлена структура быстроохлажденной стали (темные участки — троостит, светлые — мартенсит).

Сорбит. Сорбитная структура получается при еще меньшей скорости охлаждения стали (сорбит закалки — пластинчатого строения). Критическая точка Аr1 снижается незначительно. Сорбит может быть получен и при нагреве

мартенсита до 500—650° (сорбит отпуска — зернистого строения). Структура сорбита представлена на фиг. 109. Эта переходная между трооститом и перлитом структура получила название сорбита; она представляет собой различимую под микроскопом механическую смесь двух фаз — феррита и цементита.

Сорбит имеет повышенные предел прочности и твердость при сравнительно высоком пределе упругости.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Категория: Рефераты / Производство

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем. Мартенсит — это пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в α-железе. Мартенсит образуется из сильно переохлажденного аустенита во время полиморфного превращения кристаллической решетки γ-железа (ГКЦ) в кристаллическую решетку α-железа (ОЦК) без выделения углерода из твердого раствора. Если в равновесном состоянии концентрация углерода в феррите не превышает 0,02 %, то концентрация углерода в мартенсите такая же, как в исходном аустените, и может достигать 2,14 %. Наиболее просто и наглядно образование мартенсита в стали можно описать схемой Бейна (рис. 1). Атомы углерода мартенсита находятся в октаэдрических порах элементарной ячейки α-железа и сильно деформируют ее. В результате элементарная ячейка мартенсита вместо кубической становится тетрагональной, в которой параметр с больше, чем а. С повышением содержания углерода высота с тетрагональной призмы увеличивается. В то же время увеличивается и соотношение с/а. Превращение аустенита в мартенсит происходит по механизму сдвига, когда атомы железа сдвигаются в пространстве на незначительные (меньшие межатомных) расстояния относительно соседних атомов без перемещения мест. В результате такого сдвига происходит мгновенное γ→α превращение с огромной скоростью (≈103 м/с) роста каждой пластины мартенсита. Следовательно, мартенситное превращение относится к бездиффузионным процессам.

image

Рис 1 — Процесс образования (а) и элементарная кристаллическая ячейка (б) мартенсита: а, с — параметры ячейки;° — атом железа; • — атом углерода

Кристаллы мартенсита в плоскости шлифа выглядят как параллельные или расположенные под углом 60 и 120° пластины (рис. 2), что объясняется образованием мартенсита лишь в определенных кристаллографических плоскостях. По этим плоскостям кристалл мартенсита, который растет, и кристалл исходного аустенита связаны (когерентны) от латинского соhaeretia (связь).

image

Рис 2-Игольчатая структура мартенсита

Два кристалла когерентны, если кристаллические решетки связаны в определенной кристаллографической плоскости. Поскольку мартенсит и аустенит имеют разные удельные объемы, то в плоскостях связи возникают напряжения, которые превышают предел текучести. Эти напряжения предопределяют нарушение когерентности и образование межфазовой границы с неупорядоченным расположением атомов. Во время охлаждения аустенит начинает превращаться в мартенсит при определенной начальной температуре МН, которая не зависит от скорости охлаждения, в отличие от перлитного превращения. Заканчивается мартенситное превращение при конечной температуре МК. Таким образом, мартенсит образуется преимущественно в интервале температур МН…МК. Если приостановить охлаждение, то мартенситное превращение остановится. Кинетику мартенситного превращения в интервале температур МН…МК часто представляют графически мартенситной кривой, построенной в координатах часть мартенсита — температура t (рис. 3). Как видим, со снижением температуры стали часть образованного мартенсита увеличивается, причем не в результате роста кристаллов, а из-за образования новых кристаллов. При конечной температуре мартенситного превращения МK еще остается определенное количество непревращенного аустенита А, который называется остаточный аустенит. Чем ниже температура МK, тем его больше в закаленной стали. Остаточный аустенит вызывает неоднородность свойств закаленной стали.

image

Рис 3-Мартенситная кривая

На числовые значения температур МН и МК существенно влияют концентрация углерода в стали и легирующие элементы. Чем больше концентрация углерода, тем ниже интервал температур мартенситного превращения (рис. 4). По концентрации углерода более 0,5 % мартенситное превращение сдвигается в зону отрицательных температур. Все легирующие элементы, за исключением кобальта и алюминия, снижают положение точек МН и МК. Мартенситное превращение, в отличие от перлитного, не имеет инкубационного периода. Образованный мартенсит характеризуется высокой твердостью (до 65 НRС), прочностью и хрупкостью.

image

Рис 4-Зависимость температуры начала МН и конца МК мартенситного превращения от концентрации углерода в стали

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать любые решения по всем разделам материаловедение. Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий