Мартенситное превращение в стали

Мартенситное превращение в стали

• Преобразование мартенситной стали Природа мартенсита. Мартенсит-это обычный пересыщенный твердый раствор, в котором углерод входит в состав железа. Если растворимость углерода а-железа при 20°С в равновесном состоянии не превышает 0,002%, то содержание мартенсита может быть таким же, как и у исходного аустенита. То есть он может достигать 2,14% на пределе. Атомы углерода занимают октаэдрические поры вдоль оси [001]а-решетки (мартенсита) и сильно деформируют ее. Мартенсит имеет квадратную решетку (рис. 112, а), где 1 периодическая s больше другой периодической s-a. с увеличением содержания углерода высота правильной четырехугольной призмы увеличивается, а размер ее основания уменьшается(рис.112.5).

Да. •И Рисунок 112.Кристаллическая структура мартенсита： а-кристаллическая решетка; б-период решетки мартенсита, зависящий от содержания углерода Содержание c°/ п масса Содержание C, at, 7 ″ Д.） 171 рисунок 113.Микроструктура мартенсита： а-мартенситная релаксация; б-высокоуглеродистый слоистый мартенсит и остаточный аустенит (х 500); в-низкоуглеродистый стержнево-зубчатый мартенсит(х 2700); г-0,45% с содержанием мартенсита(х 1000) ） Следовательно, чем больше углерода в мартенсите, тем больше соотношение c)a. то есть квадратная решетка будет больше. Отношение c / a = 1 + 0,046 C, где C-концентрация углерода в аустените,% (вес). Механизм мартенситного превращения. Мартенситное превращение происходит только при переохлаждении аустенита до низкой температуры

за счет быстрого охлаждения, что делает процесс диффузии невозможным. Людмила Фирмаль

В метаморфозе нет диффузии. То есть диффузионное перераспределение атомов углерода и железа в аустенитной решетке не происходит. Мартенситное превращение осуществляется путем сдвига без изменения состава твердого раствора. Механизм сдвигового преобразования отличается периодической координированной переориентацией атомов в процессе перестройки решетки. Отдельные атомы смещаются друг от друга на расстояние, не превышающее атомное, и сохраняют свою близость, но величина абсолютного смещения возрастает пропорционально расстоянию от межфазной границы. Это создает макроскопический сдвиг, появление которого представляет собой игольчатый мелкий рельеф поверхности металлических чешуек(рис. 113, а). 1 при мартенситных превращениях происходит одновременный и направленный групповой сдвиг атомов в аустенитной решетке.

Направление движения большой группы атомов, расположенных в 1 или более смежных плоскостях, аналогично смещению при пластической деформации. Существует конъюгат мартенсита в то время как он находится на границе аустенита 172 решетки (когерентность), скорость образования и роста мартенситных кристаллов очень высока, около 103 м/с. 1 в зарубежной литературе точка мартенсита обозначается МС с начала английского слова. Конечная точка преобразования обозначается словом finish (конец) с Mu. При росте кристаллов мартенсита разница в Удельном объеме аустенита и мартенсита приводит к увеличению упругих напряжений в области когерентного сопряжения, что в конечном итоге приводит к образованию межфазной границы с пластической деформацией и неупорядоченным расположением атомов.

• Когда растущий Кристалл достигает границы зерен (границы) или другого дефекта Кристалла, решетчатый конъюгат также нарушается. После того, как когерентность решетки нарушается, больше не возможны регулярные переходы атомов из аустенита в мартенсит, и рост кристаллов мартенсита прекращается. Диффузионный переход атомов из кристаллов аустенита в мартенсит при низких температурах является impossible. As в результате образования новых мартенситных кристаллов происходят дальнейшие превращения. Кинетика g-мартенсита transformation. In в обычных случаях мартенситное превращение не может быть подавлено быстрым охлаждением. Это объясняется тем, что диффузионное превращение может протекать в соответствии с обычной кинетикой кристаллизации.

Превращение начинается сразу при температуре Mn 1 и протекает не в изотермических условиях, а в температурном диапазоне. При переохлаждении до температуры, соответствующей точке Mn, аустенит начинает превращаться в мартенсит. Для развития мартенситного превращения необходимо непрерывно охлаждать сталь ниже тройной температуры. Когда охлаждение прекращается, мартенситное превращение также практически прекращается. Эта особенность мартенситного превращения четко отличает его от диффузного перлита. Диффузия перлита полностью протекает в изотермических условиях при температурах ниже точки Ar. Количество образующегося мартенсита может быть представлено так называемой мартенситной кривой, зависящей от температуры, при которой охлаждается образец(рис.114).Чем ниже температура, тем больше мартенсита formed.

In в этом случае количество мартенсита будет увеличиваться. Людмила Фирмаль

Это связано с тем, что образуется все больше и больше кристаллов, а не с ростом уже встречающихся кристаллов с некогерентными границами. После достижения определенной температуры для каждой стали превращение аустенита в мартенсит прекращается. На эту температуру в конце мартенситного превращения указывает МК. Расположение точек Mn и L1K не зависит от скорости охлаждения и обусловлено химическим составом аустенита. Чем больше углерода в аустените, тем ниже температура Мн и МК моментов(рис. 115, а).Все легирующие элементы, кроме кобальта и алюминия, уменьшают точки Mn и LD (рис.115.6). Мартенситное превращение очень чувствительно к напряжению, а деформация аустенита может вызвать превращение даже при температурах выше МВ.

Поскольку мартенситные кристаллы ориентированы относительно решетки аустенита, скорость роста в различных ориентациях кристаллов не является одинаковой. same. As в результате образуются мартенситные кристаллы 173 рисунок 114.Мартенситные кривые для низкоуглеродистых (i)и высокоуглеродистых (b) сталей(4°C-остаточный аустенит）：—————-мартенситная кривая а-низкоуглеродистая сталь после стабилизации аустенита. Ъ-высокоуглеродистая сталь Содержание легирующих элементов、％ Я… Рисунок 115.Влияние температуры Mi и Mk: l — содержание углерода в мартенситных точках. б-влияние содержания легирующих элементов Стин, естественно ориентированный на исходный аустенит: (011) мартенсит|| (111) аустенит и[111]мартенсит|| [110]аустенит.

Мартенситные кристаллы могут иметь различные формы и субструктуру в зависимости от состава стали и, следовательно, температуры ее образования. Мартенсит имеет 2 типа пластин и стоек. Слоистый мартенсит образуется из высокоуглеродистой стали, характеризующейся низкой температурой точки мартенсита(см. фиг. 114, 115). в этом случае мартенситные кристаллы располагаются в центральной части многочисленных микротрубочек, образующих усиленную травлением промежуточную зону, часто называемую мидридом Г. Толщина этих шпагатов может достигать нескольких сотен ангстремов. На рисунке 113.6 показана микроструктура такого мартенсита. Его кристаллы широки plates. In плоскость сечения, она похожа на иглу.

В большинстве случаев (конструкционные углеродистые и легированные стали) мартенситные кристаллы имеют форму вытянутых тонких стержней (стеллажных мартенситов) в одном направлении (см. рис.113, f, d).Чаще образуется и наблюдается От английского midrid-сокращенно средняя лента-средняя полоса. Пакет 174 рельсов обеспечен. Такие мартенситы, в отличие от хвои, называются клубневидными. Микроструктура пластинчатого мартенсита сложна и состоит из переплетенных плотных дислокаций (-1012 см «2), в которых отсутствует двойникование. Пакеты (пачки планок) имеют высокие угловые границы. Это 5% высокая температура и кристаллы мартенсита разлагаются высвобождением карбида железа (отпуск) во время охлаждения process. In в связи с этим дисперсные частицы карбида железа находятся в рельсах.

Размер кристалла в виде мартенсита определяется: идентичностью исходного зерна аустенита. Чем они крупнее, тем крупнее зерна аустенита. Первая мартенситная пластина имеет длину, соответствующую поперечному размеру зерен аустенита. Кристаллы, образующиеся при низких температурах, ограничены в росте и уменьшаются в размерах. » Остаточный аустенит. Таким образом, мартенситное превращение не идет до конца(см. рис.114). так, имеется закаленная сталь с температурой МК менее 20°С, то есть углеродистая сталь, содержащая более 0,4-0,5% с (см. рис. 115), а) остаточный аустенит.

Его количество возрастает по мере понижения температуры точек Mn и Mk, то есть чем выше содержание углерода и легирующих элементов аустенита (кроме Co и A1). Для сталей с 0,6-1,0% С количество остаточного аустенита не превышает 10%, а для сталей с 1,3-1,5% с оно достигает 30-50%. Для некоторых сталей с высоким содержанием углерода и легирующих элементов, например, если C составляет 1,3% , а Cr-12%, количество удерживаемого аустенита после высокотемпературной закалки может достигать 80-100%. Это связано с падением температуры, которое соответствует точке M t в отрицательном температурном режиме. Большое количество остаточного аустенита (20-30%) можно наблюдать в микроструктуре закаленной стали в виде яркого поля между мартенситными иглами(см. рис.113, б).

Стабилизация аустенита. Если температура ниже температуры, соответствующей точке Mn, например, при 20°C и охлаждение задерживается на некоторое время, то сохраненный аустенит будет более стабильным, даже если он остынет до этой температуры. Такая стабилизация аустенита выражается в том, что при последующем падении температуры превращение из аустенита в мартенсит не возобновляется сразу (см. рис.114.6), а происходит при более низкой температуре с меньшей интенсивностью. Количество Полученный мартенсит меньше, чем в случае непрерывного охлаждения. Это явление стабилизации проявляется более сильно в температурном диапазоне Mn-Mk и зависит от температуры, при которой охлаждение задерживается. ： ние. А. П. a. In по предложению гряева, этот стабилизирующий эффект проявляется при более низких температурах, т. к. явления стабилизации можно объяснить релаксацией напряжений, которая стимулирует мартенситное превращение.

Свойства мартенсита. Отличительной особенностью мартенсита является его высокая твердость и strength. As увеличивается содержание углерода, повышается твердость мартенсита(рис. 116). Сталь 0.6-0.7% 175 рисунок 116.Холдинг / — углеродистая сталь. 2-легирование Содержание углерода Твердость мартенсита зависит от твердости углерода и легирующих элементов. Твердость мартенсита HRC 65 (HV 960) во много раз больше, чем у феррита. Прочность на растяжение низкоуглеродистого мартенсита (0.025% к) −100 кгс / мм2, и 0.6 до 0.8% к, она достигает 260 до 270 кгс / мм2.Однако по мере увеличения содержания углерода в мартенсите возрастает тенденция к хрупкому разрушению. Мартенсит, превышающий 0,35-содержит 0,4% зарождения трещин и разрушается С указывает на значительно более низкую устойчивость к возникновению хрупкости.

Высокая твердость мартенсита объясняется влиянием атомов углерода в А-фазной решетке, микро-и субмикро неоднородностью структуры, равномерно распределенной по всему объему, то есть возмущением большого числа кристаллических структур. Каждый кристалл мартенсита состоит из ряда блоков, размер которых значительно меньше исходного аустенита. Фрагментация блока происходит в результате больших микронапряжений, возникающих в результате изменения объема при γ — >α преобразовании, и, соответственно, фазового упрочнения за счет пластической деформации. На границе раздела мартенситных кристаллов, особенно на границе блока, трудно преодолеть препятствия для миграции дислокаций. Все это определяет высокую твердость стали с мартенситной структурой.

Хрупкость мартенсита связана с образованием атмосферы из атомов углерода на структурных дефектах. Наличие углерода и других примесей в твердом растворе повышает сопротивление и коэрцитивность мартенсита, что снижает остаточную индукцию и проницаемость по сравнению с ферритом. Мартенсит имеет наибольший удельный объем по сравнению с другими структурными компонентами стали, особенно аустенитом. Удельный объем аустенита с содержанием 0,2-1,4% C составляет 0,12227-0,12528 см3 / г, а мартенсита-0,12708-0,13061 см3 / г. 1. увеличение удельного объема при образовании мартенсита является одной из основных причин возникновения больших внутренних напряжений при закалке, что приводит к деформации и даже растрескиванию изделия.

Увеличение объема стали после закалки по сравнению с исходным состоянием зависит от содержания углерода% мартенсита： Содержание углерода.%,……………………. Увеличение объема 0.4. 0.4. 0.6 0.7 0.83 0.46 0.85 1.13 1,2. 0, 9 * Уменьшение объема в данном случае связано с увеличением структуры закаленной стали в количестве остаточного аустенита с низким удельным объемом. Наибольшее увеличение объема до 176 наблюдается в эвтектоидной стали, поэтому она наиболее чувствительна к закалке растрескиванием и деформацией.

Смотрите также:

Решения задач по материаловедению

Промежуточное (бейнитное) превращение	Общая характеристика превращения переохлажденного аустенита
Изотермическое превращение аустенита в легированных сталях	Перлитное превращение