Перлитное превращение, Механизмы перлитного превращения - Характеристика и структурные методы исследования металлов

Перлитное превращение Аустенита происходит при фазовом превращении гамма-железа - аустенита в альфа-железо - феррит. Однако превращение гранецентрированной решетки аустенита в объемноцентрированную решетку феррита не может произойти немедленно из-за присутствия в аустените растворенного углерода. Аустенитная атомная решетка имеет достаточно места для чтобы принять углерод в центре своей атомной ячейки. У объемноцентрированной решетки феррита такого места нет - там уже "сидит" атом железа. По этой причине при Переходе аустенита в феррит растворимость углерода в железе резко снижается.

Механизмы перлитного превращения

В ходе превращения гамма-железа в альфа-железо почти весь углерод выделяется из аустенитной решетки. Согласно метастабильной диаграмме состояния железо-углерод почти весь углерод при этом выделяется в виде карбида железа (цементита). Это Перлитное превращение аустенита Может быть расписано в виде трех взаимосвязанных процессов:

    § Превращение гамма-решетки железа в альфа-решетку. § Выделение углерода в виде карбида железа (цементита). § Коагуляция карбидов.

При температуре точки А1 первые два процесса проходят почти одновременно с формированием пластинчатой смеси феррита и цементита.

Перлитное превращение аустенита как диффузионная кристаллизация

Атомы растворенного углерода размещаются по решетке случайным образом. Поэтому цементит зарождается в областях богатых углеродом, а феррит - в областях, обедненных углеродом, которые имеют мало углерода или не имеют его совсем. Такое перераспределение углерода реализуется через диффузию и зависит от температуры и времени.

Скорость диффузии углерода в решетке гамма - и альфа-железа очень быстро снижается с уменьшением температуры. Поэтому при достаточно высокой скорости охлаждения достигается такая степень переохлаждения аустенита, что образование перлита - сугубо диффузионного процесса -- становится невозможным.

Три типа превращения аустенита

При относительно низких температурах механизм превращения и характер формируемой структуры зависят только от температуры, при которой это превращение происходит. В зависимости от степени переохлаждения выделяют три температурных интервала:

    § перлитный интервал; § промежуточный интервал; § мартенситный интервал.

Переход от одного механизма превращения аустенита к другому происходит плавно и непрерывно. Эти процессы сильно зависят от содержания легирующих элементов, особенно углерода. Они могут начинаться по самому быстрому механизму, а заканчиваться самым медленным.

Для Перлитного превращения характерно одновременное формирование смеси чередующихся пластин феррита и цементита -- Перлитной структуры. При этом по границам аустенитных зерен может выделяться свободный феррит и цементит. Формирование и рост обеих фаз контролируются в основном диффузией углерода - поэтому этот процесс называют диффузионной кристаллизацией. Диффузия железа и легирующих элементов также играют значительную роль. Со снижением температуры происходит увеличение дисперсности структуры, а время, необходимое для завершения диффузионной кристаллизации феррита и карбида увеличивается.

Похожие статьи




Перлитное превращение, Механизмы перлитного превращения - Характеристика и структурные методы исследования металлов

Предыдущая | Следующая