Скорость роста эвтектоидной колонии и межпластиночное расстояние

Скорость роста колонии и межпластиночное расстояние (суммарная толщина пластин феррита и цементита или, что то же самое, расстояние между серединами ближайших одноименных пластин) постоянны при данной степени переохлаждения аустенита.

Зинер предположил, что толщина пластин зависит от следующих факторов:

  • чем тоньше пластины обеих фаз, тем меньше пути диффузии углерода на фронте превращения и тем быстрее совершается его перераспределение, необходимое для кооперативного роста колонии;
  • с утонением пластин возрастает суммарная поверхность их раздела и, следовательно, уменьшается разность ΔFоб — ΔFпов, являющаяся результирующей движущей силой превращения.

При данной степени переохлаждения, т. е. при определенной величине разности свободных энергий аустенита и перлита (ΔFоб), устанавливается такое межпластичное расстояние, при котором скорость роста, управляемая указанными факторами, максимальна.

С увеличением степени переохлаждения ΔT возрастает ΔFоб, что позволяет развиться большей поверхности Ф/Ц — межпластиночное расстояние в перлите уменьшается.

Росту перлитной колонии с относительно высокой скоростью при любых переохлаждениях способствует низкая межфазная энергия на границе пластин феррита и цементита вследствие соблюдения здесь принципа структурного соответствия. Пластины сопрягаются гранями (101)ц и {112}ф или (001)ц и {125}ф.

Соответствующие кристаллографические плоскости в решетках феррита и цементита имеют очень близкое строение. Указанная благоприятная для кооперативного роста взаимная ориентация фаз возникает, возможно, уже при эпитаксиальном зарождении одной из фаз на другой (смотрите рисунок Схема зарождения и роста двух перлитных колоний).

По поводу начального этапа зарождения перлитной колонии существует и другая точка зрения, согласно которой при формировании зародышей не образуются сначала одна, а затем другая фаза, а постепенно одновременно обе фазы развиваются в регулярную структуру из чередующихся пластин, кооперативный рост которых и представляет собственно перлитное превращение. 

Межпластиночное расстояние в перлите — важнейшая структурная характеристика. С его уменьшением прочностные свойства стали возрастают.


Пластинчатый перлит в эвтектоидной стали

Пластинчатый перлит в эвтектоидной стали

Пластинчатый перлит в эвтектоидной стали

Пластинчатый перлит в эвтектоидной стали:

а — X200;
б — X1200.


В эвтектоидной стали при распаде аустенита в области температур от А1 до~650 °С межпластиночное расстояние в колониях равно 0,5 — 1 мкм, двухфазное строение колоний хорошо видно при средних увеличениях микроскопа. Такой эвтектоид называют перлитом.

При распаде аустенита в интервале температур примерно 650 — 600 °С межпластиночное расстояние равно 0,4 — 0,2 мкм, двухфазное строение колоний выявляется лишь при больших увеличениях светового микроскопа (предельное разрешаемое расстояние светового микроскопа ~0,2 мкм).

Такой эвтектоид называют сорбитом.
Распад аустенита в интервале температур 600 — 500 °С дает очень тонкую эвтектоидную смесь с межпластиночным расстоянием около 0,1 мкм. Двухфазное строение такого эвтектоида, называемого трооститом, выявляется только под электронным микроскопом.

При непрерывном охлаждении указанные структуры образуются в углеродистой эвтектоидной стали в следующих условиях: перлит — при охлаждении стали из аустенитного состояния вместе с печью со скоростью несколько градусов в минуту, сорбит — при охлаждении на воздухе со скоростью несколько десятков градусов в минуту, троостит — при охлаждении в масле со скоростью несколько десятков градусов в секунду. 

В стали с 0,8%С твердость перлита, сорбита и троостита равна приближенно 170 — 230, 230 — 330 и 330 — 400 НВ соответственно.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

x
Для удобства пользования сайтом используются Cookies.
This website uses Cookies to ensure you get the best experience on our website. Ознакомлен(а) / OK