Кинетика мартенситного превращения

Мартенситное превращение протекает в определенном интервале температур от М_н до М_к. Положение этих точек не зависит от скорости охлаждения и обусловлено химическим составом аустенита. Чем больше в аустените углерода, тем ниже температура точек М_н и М_к (рис.9, а). Все легирующие элементы, за исключением кобальта и алюминия, понижают точки М_н и М_к (рис.9, б).

А                                                        б

Рис.9. Влияние содержания углерода (а) и

легирующих элементов (б) на положение точек М_н и М_к

Мартенситное превращение развивается только в условиях непре- рывного охлаждения. Если охлаждение прекратить (остановить в интерва- ле температур М_н - М_к), то мартенситное превращение останавливается. В этом его важнейшее отличие от перлитного превращения, которое может развиваться как при непрерывном охлаждении, так и в изотермических условиях.

Количество мартенсита, образующегося в интервале М_н-М_к, пропор- ционально степени переохлаждения относительно температуры М_н, то есть чем ниже температура, тем больше образуется мартенсита. При этом его количество возрастает в результате образования все новых и новых кристаллов, а не вследствие роста уже возникших. По достижении точки М_к превращение аустенита в мартенсит прекращается.

Превращение аустенита в мартенсит не протекает до конца даже при охлаждении до температуры соответствующей М_к – в структуре стали все- гда остается некоторое количество аустенита остаточного (А_ост).

Остаточный аустенит – это аустенит, сохраняющийся в структуре при охлаждении до температуры ниже М_к. На практике остаточным счи- тается аустенит, присутствующий в стали после закалки. При образовании игл мартенсита образуются изолированные объемы аустенита, отсеченные иглами со всех сторон (рис.10) и испытывающие всестороннее сжатие, так как образование мартенсита происходит с увеличением удельного объема.

Для того чтобы аустенит, расположенный в этих участках, превратился в мартенсит, также требуется увеличение объема и соот- ветственно преодоление упругих напряже- ний сжатия. При некотором их уровне они не могут быть преодолены, то есть превращение А®М в этих участках становится невозмож-

ным.

Факторы, влияющие на количество

Рис. 10. Схема образования остаточного аустенита

остаточного аустенита.

1. Содержание углерода и легирующих элементов:

- в доэвтектоидных углеродистых сталях количество А_ост составляет 2-3% (под микро- скопом не различимо);

- в заэвтектоидных с содержанием угле- рода 0,8-1,2% количество А_ост=10%;

- в заэвтектоидных с содержанием угле- рода 1,3-1,5% количество А_ост=20%;

- в легированных сталях - может доходить до 50% (например, в стали Р18 количество А_ост=30-50%).

При больших количествах А_ост (>20%) становится различим под микроскопом и представляет собой светлые участки, отсе- ченные иглами (рис.11).

 

Рис.11. Мартенсит и оста- точный аустенит в струк- туре высокоуглеродистой легированной стали, ×500

2. Скорость охлаждения – при медленном охлаждении количество А_ост незначительно возрастает.

3. Гомогенность аустенита – повышение однородности аустенита приводит к увеличению в окончательной структуре количества А_ост.

4. Величина зерна аустенита – с увеличением размера зерна количе- ство А_ост возрастает.