Возникновение аустенита на межфазной границе

Возникновению аустенита на межфазной границе Ф/Ц способствует также уменьшенный здесь размер критического зародыша новой фазы (смотрите Гомогенное и гетерогенное зарождение фаз).

Картина роста сформировавшихся зародышей аустенита более ясна. Рассмотрим изотермическое перлито-аустенитное превращение при температуре Т1 на рисунке. При этой температуре в соответствии с диаграммой состояния на границе с ферритом равновесная концентрация аустенита должна изображаться точкой a и на границе с цементитом — точкой b.

Внутри аустенитного зерна устанавливается градиент концентраций ab. На границе аустенита с цементитом имеется большой скачок концентрации углерода bK, а на границе с ферритом — меньший скачок оа (на схеме концентрация углерода в феррите принята равной нулю).


Участок диаграммы

Участок диаграммы

Участок диаграммы состояния Fe — С (а) и схема распределения
концентрации углерода в аустените во время перлито-аустенитного
превращения при температуре Т1 (б).


Скорость изотермического роста аустенитного зерна контролируется диффузией углерода от границы А/Ц к границе А/Ф, выравнивающая диффузия понижает концентрацию углерода в аустените на границе А/Ц, сдвигая состав аустенита влево от точки b на рисунке.

Аустенит при этом становится ненасыщенным по отношению к цементиту, который растворяется, восстанавливая равновесную концентрацию точки b. На границе с ферритом выравнивающая диффузия повышает концентрацию углерода в аустените, сдвигая ее вправо от точки а на рисунке, а.

Аустенит при этом становится ненасыщенным по отношению к ферриту, который растворяется в аустените, повышая в нем концентрацию железа до равновесного состава точки а. Таким образом, аустенитное зерно разрастается в сторону и феррита, и цементита.

Скорость перемещения межфазной границы при росте одной фазы за счет другой обратно пропорциональна скачку концентраций на границе (на величину этого скачка должна измениться концентрация элемента в приращенном объеме).

Так как скачок концентраций на границе А/Ф примерно на порядок меньше, чем на границе А/Ц (oa<< bK), то скорость роста аустенитного зерна в сторону феррита намного больше, чем в сторону цементита. В результате к моменту исчезновения ферритных промежутков перлита всегда остается неполностью растворившийся цементит.

Собственно перлито-аустенитное превращение заканчивается с исчезновением ферритных промежутков. Затем продолжается растворение остатков цементита. По окончании его растворения аустенит неоднороден по концентрации углерода. В тех местах, где ранее находился цементит, концентрация углерода в гамма-растворе повышена. Для выравнивания состава аустенита требуется дополнительное время после окончания фазового превращения.

Если в исходной структуре находится свободный, избыточный феррит, то граница аустенитного зерна продвигается и в его сторону. Но размер зерен свободного феррита на один-два порядка больше толщины ферритных промежутков в перлите.

Поэтому время исчезновения свободного феррита превышает время исчезновения остатков перлита. После исчезновения свободного феррита на месте его зерен концентрация углерода в аустените понижена и идет процесс выравнивания состава внутри аустенитных зерен.

«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