Перлитное превращение (диффузионная перекристаллизация)

Процесс превращения аустенита в перлит (перекристаллизация) подчиняется законам кристаллизации. Он зависит от числа возникающих центров кристаллизации новых фаз (Ф и Ц) и скорости роста кристаллов. Это в свою очередь определяется переохлаждением аустенита, т. е. скоростью охлаждения стали. Изменяя скорость охлаждения, а, следовательно, и степень переохлаждения, можно воздействовать на структуру и свойства стали.

Перлитное превращение аустенита по своему механизму является диффузионным – А_{0,8 % С} → Ф_{0,02 % С} + Ц_{6,67 % С}. Ведущей, в первую очередь возникающей фазой является цементит. Его зародыши образуются на границах зерен аустенита. Образовавшаяся пластинка цементита растет за счет диффузии углерода из прилегающих объемов аустенита, в которых его содержание понижается. Когда содержание углерода в аустените снизится до 0,2 %, происходит полиморфное превращение гамма-железа в альфа-железо и рядом с пластинкой цементита (вдоль нее) образуется пластинка феррита (Рис. 2.2).

Рис. 2.2 Схема перекристаллизации зерна аустенита в колонии перлита

В результате образования и роста частиц цементита вновь создаются условия возникновения и роста пластинок феррита. Такой совместный рост двухфазной «колонии» в результате диффузионного перераспределения углерода – характерная особенность перлитного превращения.

С увеличением скорости охлаждения и степени переохлаждения растет число зародышей (количество ферритоцементитных пластинок увеличивается), а их размеры и расстояния между ними уменьшаются.

В зависимости от степени дисперсности (измельчения) феррито-цементитной смеси различают структуры: перлит, сорбит, троостит. Это разделение условное, и между структурами нет четкой границы. Дисперсность перлита оценивается межпластинчатым расстоянием S₀, мкм (Рис. 2.2).

При малых степенях переохлаждения аустенита до температуры 700 – 650°С образуется эвтектоидная ферритоцементитная смесь – перлит. Его твердость – 180 – 250 НВ (≈ 20 HRC). С увеличением переохлаждения происходит измельчение феррито-цементитной смеси. При температуре 650 – 600°С образуется дисперсионная эвтектоидная ферритоцементитная смесь – сорбит (твердость – 250 – 350 НВ (≈ 30 HRC)), а при 600 – 550°С – высокодисперсная эвтектоидная ферритоцементитная смесь – троостит (350 – 450 НВ (≈ 40 HRC)) (Рис. 2.3).

Перлит Сорбит Тростит

Рис. 2.3 Микроструктуры перлита, сорбита и троостита (электронная микроскопия. Увеличение 10 000)

В доэвтектоидных сталях превращение аустенита начинается ниже критической температуры Ас₃ (линии GS) с выделением избыточной фазы – феррит, а в заэвтектоидных – ниже критической температуры Ас_m (линии SE) выделяется избыточный цементит, в аустените эвтектоидного состав превращение идет ниже критической температуры Ас₁ (линии PSK,727°С) по выше описанному механизму.

Дата добавления: 2015-07-07