Как уже отмечалось, мартенситная точка для сплава ОЗХ5Н2 (0,03 мас. °/оС) находится около 475°С. Понижение содержания углерода до 0,004 мас. °/о привело к повышению точки МН до 640–650°С. Высокое положение точки МН позволило наблюдать наложение мартенситного и нормального превращений: при 620°С после выдержки 30 мин практически завершается мартенситная реакция - образование мартенситного рельефа. При последующем охлаждении оставшийся аустенит претерпевает мартенситное превращение. Если продолжительность изотермической выдержки, увеличить до 6 ч, этот аустенит нормальным образом превращался в феррит (после охлаждения наблюдали кристаллы мартенсита и полиэдрические зерна феррита).
б
в
Рисунок 102 – Кинетика образования избыточного феррита
в доэвтектоидной стали
Образование видманштеттовой структуры. Наложение нормального и мартенситного превращений возможно не только при температуре ниже точки MН для сплава, но и при более высокой температуре. Ферритные кристаллы, образующиеся «сдвиговым» или мартенситным путем при сравнительно высокой температуре, называют видманштеттовой структурой. Особенно ярко эта структура проявляется в стали, где кроме избыточного феррита, образующегося в виде крупных закономерно ориентированных пластин, имеется перлит (см. рисунок 74). Образование видманштеттовой структуры избыточного феррита происходит при достаточно крупном зерне аустенита и высокой степени совершенства его внутризеренной структуры. Эти условия предполагают высокую температуру аустенитизации. Б.А. Леонтьев и др. показали, что образование видманштеттова феррита сопровождается появлением характерного рельефа на полированной поверхности шлифа.
Очевидно, есть определенная зависимость скорости образования центров новой фазы от температуры (степени переохлаждения) и для аллотропического превращения с нормальной кинетикой, и для мартенситного превращения. Известно, что в превращении с нормальной кинетикой местами преимущественного образования центров являются границы зерен. В рассмотренных случаях в структуре кроме пластин видманштеттова феррита наблюдались равноосные зерна феррита, расположение которых свидетельствовало об их образовании возле границ аустенитных зерен.
Анализ кинетики образования избыточного феррита, проведенный на сплавах железа с 0,15 мас. % С и 2-4 мас. % Сr с разделения кинетики образования центров и кинетики роста центров, показал очень резкую зависимость скорости зарождения от температуры (рисунок 102). При температурах, близких к Аз скорости образования зародышей (см. рисунок 102б) и их нормального роста (см. рисунок 102в) могут быть очень незначительными. Вместе с тем при высокой температуре можно предполагать образование полукогерентных (дислокационных) границ растущего кристалла из-за низкой упругости среды.
Для компенсации энергии сдвига, необходимой для преодоления сопротивления консервативному движению поверхностных дислокации, может хватить запаса объемной свободной энергии уже при относительно небольших переохлаждениях. По оценке Б. А. Леонтьева, если принять предел текучести аустенита 1 кгс/мм2 и сдвиговую деформацию -0,2, удельная энергия сдвига составит Есдв=2 кал/(г∙атом). При небольшой движущей силе превращения препятствия на пути консервативного движения полукогерентной границы (дислокации, пересекающие плоскость скольжения, атомы примесей, сопротивление самой решетки или силы Пайррлса - Набарро) могут преодолеваться только термической активацией. Это объясняет относительно медленный рост кристаллов и остановку их роста внутри (а не на границе) исходного аустенитного зерна. Увеличение степени. переохлаждения может привести к преобладанию конкурирующего механизма аллотропического превращения неконсервативным движением границ раздела.
Этот механизм единственный, если имеется большое число препятствий к кооперативному перемещению атомов (т.е. при недостаточно совершенной внутризеренной структуре) при ограниченном числе реализуемых зародышей мартенситных кристаллов, а также развитая поверхность границ зерен, на которых происходит зарождение центров нормального роста кристаллов феррита.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.