Особенности превращения

1. Степень тетрагональности прямопропорциональна содержанию углерода в стали (рис. 13.1 б).

Рис. 13 1. Кристаллическая решетка мартенсита (а); влияние содержания углерода на параметры а и с решетки мартенсита (б)

Механизм мартенситного превращения имеет ряд особенностей.

2. Бездиффузионный характер превращения.

Превращение осуществляется по сдвиговому механизму. В начале превращения имеется непрерывный переход от решетки аустенита к решетке мартенсита (когерентная связь). При превращении гранецентрированной кубической решетки в объемно-центрированную кубическую атомы смещаются на расстояния меньше межатомных, т.е. нет необходимости в самодиффузии атомов железа.

2. Ориентированность кристаллов мартенсита.

Кристаллы имеют форму пластин, сужающихся к концу, под микроскопом такая структура выглядит как игольчатая. Образуясь мгновенно, пластины растут либо до границы зерна аустенита, либо до дефекта. Следующие пластины расположены к первым под углами 60 ^o или 120 ^o, их размеры ограничены участками между первыми пластинами (рис. 13.2).

Рис. 13.2. Ориентированность кристаллов мартенсита

Ориентированный (когерентный) рост кристаллов мартенсита обеспечивает минимальную поверхностную энергию. При когерентном росте, из-за различия объемов аустенита и мартенсита, возникают большие напряжения. При достижении определенной величины кристаллов мартенсита, эти напряжения становятся равными пределу текучести аустенита. В результате этого нарушается когерентность и происходит отрыв решетки мартенсита от решетки аустенита. Рост кристаллов прекращается.

Существует вопрос о механизме зарождения мартенситной фазы. Большинство гипотез предполагает гетерогенное зарождение мартенсита, привязывая центры превращений к особым субмикроучасткам в исходной фазе. Причем, из рассмотрения исключают границы и субграницы, т.к. эксперимент показывает, что они не являются местами предпочтительного образования мартенситных кристаллов. Наиболее просто природа мест гетерогенного зарождения мартенсита трактуется в случаях, когда из фазы ГЦК образуется мартенсит с ГП решеткой. Дефекты упаковки в ГЦК фазе, возникшие при расщеплении дислокаций, являются тонкими прослойками ГП решетки и поэтому представляют собой как бы готовые двумерные зародыши гексагонального мартенсита. Такой мартенсит называют e - мартенситом, уже из него образуется обычный α – мартенсит с ОЦК решеткой. Готовыми зародышами e - мартенсита являются дефекты упаковки в аустените.

Микроструктура мартенсита. При исследованиях выявлены два главных морфологических типа мартенсита: пластинчатый и пакетный.

Пластинчатый мартенсит (игольчатый, низкотемпературный) это хорошо известный «классический» тип мартенсита, наиболее ярко выраженный в высокоуглеродистых сталях и в безуглеродистых железных сплавах с высокой концентрацией второго компонента (например, в сплавах Fe – Ni при содержании более 28% Ni).

Кристаллы мартенсита имеют форму тонких линзообразных пластин. Такая форма соответствует минимуму энергии упругих искажений в аустенитной матрице и аналогична форме механических двойников.

Пакетный мартенсит ( реечный, массивный, высокотемпературный) широко распространен в малоуглеродистых и среднеуглеродистых сталях, большинстве конструкционных легированных сталях, сравнительно мало легированных безуглеродистых железных сплавах (например, в сплавах Fe – Ni при содержании менее 28% Ni). Кристаллы этого мартенсита имеют форму примерно одинаково ориентированных тонких пластин, припасованных одна к другой и образующих более или менее равноосный пакет. Пластины реечного мартенсита разделены мало- или высокоугловыми границами.

Дата добавления: 2015-07-08