HomeСталь, сплавы › Вторичные превращения в системе и структуры сталей в равновесном состоянии

Вторичные превращения в системе и структуры сталей в равновесном состоянии

Вторичные превращения в системе и структуры сталей в равновесном состоянииВ области сталей после затвердевания имеем состояние одного аустенита с зернистой или дендритной структурой твердого раствора. Это состояние не сохраняется до нормальной температуры, и аустенит претерпевает вторичные превращения по линиям GOS, SE и PSK (фиг. 88). В результате их в сталях получаются при нормальной температуре иные состояние и структура, чем при высоких температурах.

 

Рассмотрим эти превращения и связанные с ними структуры. На линии PSK происходит полное распадение аустенита в эвтек-тоидную смесь феррита с цементитом по реакции

Ау ^ Ф + Ц.эвтектоид (7)

 

Это превращение лучше всего проследить на стали, содержащей 0,83% С, т. е. отвечающей эвтектоидной точке (S) \\ почему такую сталь и называют эвтектоидной. В ней вся масса аустенита целиком перейдет в эвтектоидную смесь, и структура сплава вместо однородной полиэдрической становится типичной структурой эвтектоидной смеси, в которой различают мелкие выделения цементита (Ц), равномерно рассеянные.в феррите (Ф). Такую структуру принято называть перлитом (П).

зывается пластинчатым. На фиг. 90 цементит имеет форму зернышек (глобуль), равномерно рассеянных в феррите. Такой вид перлита называется зернистым или г л о б у л я р н ы м.

Характерным для перлита как эвтектоида является чрезвычайная размельченность (дисперсность) структуры, благодаря чему пла-становятся ясно различимыми лишь

при больших увеличениях под оптическим микроскопом.

 

Представленные, (и все последующие) микроструктуры железоуглеродистых сплавов выявлены нормальным протравителем для этих сплавов — слабым раствором азотной кислоты в спирте. При ином протравителе будет соответствующее указание

 

Например, на фиг. 89 имеем увеличение порядка 1200 раз. При меньших же увеличениях обычно перлитная структура различима лишь в отдельных местах, л местами и совсем неразличима, как это показывает (фиг. 91) структура эвтектоидной стали.

 

Здесь вся масса стали представляет перлит, только разной размельчен-ности, и в тех местах, где не видно ясного пластинчатого строения, имеется настолько размельченное строение, что при данном увеличении оно становится неразличимым. 11аиболее четко и ясно выявляется структура перлита под электронным микроскопом, как это можно видеть на фиг. 89, б, представляющей электроноструктуру пластинчатого перлита при увеличении в 9000 раз.

 

Образование перлита по реакции (7) происходит во всех точках по линии PSK (фиг. 88) и, следовательно, имеет место во всех сталях и чугунах.

Но в сталях иного содержания углерода, чем эвтектоидное (0,83% С), этому превращению предшествуют другие.

 

На линии SE, представляющей уменьшение предела насыщения аустенита, происходит (согласно § 33) частичное распадение аустенита с выделением вторичного цементита по реакции между линиями SE и SK- После этого происходит то же перлитное превращение (7).

 

Таким образом,структура заэв-тектоидной стали должна состоять из перлита с вторичным (избыточным) цементитом; количество этого цементита, однако, в заэвтектоидных сталях всегда бывает относительно невелико, так что во всякой заэвтектоидной стали перлит является преобладающей структурной составляющей, а избыточный цементит располагается обычно в виде сетки (клетки) между зернами перлита или в виде включений, иголок или зернышек на сплошном перлитном поле.

 

На фиг. 92 показан снимок структуры такой стали с 1,5% С. Здесь почти, все после снимка занято перлитом (пластинчатым), а цементит расположен тонкой сеткой, окаймляющей зерна перлита, и отчасти в виде иголочек внутри этих зерен. Если бы мы взяли сталь с содержанием углерода 1,7%, избыточный цементит в ней все-таки был бы в относительно незначительном количестве и также в виде сетки или игл, лишь немного более широких, чем в сталях с меньшим содержанием углерода.

 

Таким образом, в сталях избыточный цементит в структуре никогда не занимает больших участков, и заэвтектоидные стали в большей своей части всегда состоят из перлита.

С увеличением содержания углерода в сталях от 0,83 до 1,7% количество избыточного цементита увеличивается, причем это обнаруживается лишь в незначительном утолщении сетки или игл.

Можно доказать, что при содержании углерода 1,7% количество избыточного цементита в стали не будет превышать V? части всей массы сплава. Это доказывается с помощью правила отрезков.

Значит избыточный цементит в этой стали составляет, примерно, лишь около V? части всего сплава.

Стали с меньшим содержанием углерода, чем 0,83%, называют доэвтектоид-н ы м и. В них превращение аустенита при охлаждении начинается на линии GOS и заключается в том, что 7-железо переходит в а-железо, т. е. вместо аустенита образуется феррит. Последний, будучи как фаза отличен от аустенита, обособляется от него по реакции:

Ay -t- -» Ф (9)

 

Таким образом, в структуре доэвтектоидных сталей, кроме перлита, должен присутствовать в качестве другой структурной составляющей избыточный феррит (Ф).

Этот структурный элемент, в отличие от избыточного цементита, может занимать в стали очень большие участки, потому что с уменьшением содержания углерода от 0,83% количество перлита в стали быстро убывает и, в конце, концов, совершенно исчезает по мере приближения к чистому ферриту, который содержит не более 0,03% С.

 

Поэтому избыточный феррит в доэвтектоидной стали может иметь вид сетки, подобной сетке избыточного цементита, только при том условии, когда сталь близка к эвтектоидной по своему составу и содержит не менее 0,6-0,7% С. При меньшем же содержании углерода избыточного феррита в ней уже настолько много, что он располагается широкими участками, какими в стали никогда не располагается избыточный цементит.

Благодаря столь быстрому изменению количества перлита в структуре сталей на небольшом протяжении.(до 0,83% С) является возможность определять довольно точно состав (процент углерода) в стали по данной ее структуре.

 

 

В самом деле, если известно, что при одном сплошном перлите во всей структуре сталь имеет 0,9% С, а без перлита в ней 0% С,1 то, очевидно, какую часть всей структуры будут занимать все перлитные участки, такую часть от 0,9% и будет составлять процент углерода, содержащегося во всей стали.

 

Например, если бы мы не знали, сколько углерода содержат стали, имеющие структуры, изображенные на фиг. 93, 94, 95, то по этим структурам можно было бы приблизительно определить содержание углерода в каждой стали указанным способом, а именно:

1) на фиг. 95 перлитные участки занимают приблизительно (на глаз) V3 всей структуры; значит, углерода в стали примерно V3 от 0,9%, т. е. 0,3%;

2) на фиг. 94 перлит занимает примерно около  всеи площади структуры (немного больше половины); следовательно, углерода в этой стали должно быть немного больше V2 от 0,9%, т. е. больше 0,45 — близко к 0,5%;

 

3) на фиг. 93 перлит занимает (на глаз) примерно 8/i0 площади всей структуры; углерода в этой стали должно быть 8/i0 от 0,9, что дает около 0,7% С.

Таким образом, структура доэвтектоидных сталей дает возможность примерно судить о составе (т. е. содержании углерода) этих сталей, не производя химического анализа.

Способ приближенного определения содержания углерода в стали по структуре имеет широкое применение в практике.

 

Однако нужно помнить, что его можно применять лишь к простой углеродистой стали и только после медленного охлаждения, когда в стали присутствует ясно выраженный перлит. Итак,структура углеродистых сталей в равновесном состоянии при атмосферной температуре состоит из явно выраженного перлита, либо одного (эвтектоидиая сталь), либо в сочетании с ферритом (доэвтектоидные стали) или с цементитом (заэвтектоидные).

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.