4. ПЕРЛИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ

Перлитное превращение переохлажденного аустенита протекает при температурах (см. рис. 112). В процессе превращения происходит полиморфное а-превращение и диффузионное перераспределение углерода в аустените, что приводит к образованию ферритно-цементитной структуры:

Аустенит, практически однородный по концентрации углерода, распадается с образованием феррита (почти чистое железо) и цементита, содержащего 6,6, т. е. состоит из фаз, имеющих различную концентрацию углерода (рис. 113). Ведущей, в первую очередь возникающей фазой при этом является карбид (цементит). Его зародыши, как правило, образуются на границах зерен аустенита.

В результате роста частиц этого карбида прилегающий к нему объем аустенита обедняется углеродом, снижает свою устойчивость и испытывает полиморфное -превращение. При этом кристаллики феррита зарождаются на границе с цементитом, который облегчает этот процесс.

Последующий рост ферритных пластинок ведет к обогащению окружающего аустенита углеродом, что затрудняет дальнейшее развитие у а-превращения. В обогащенном таким образом углеродом аустените зарождаются новые и растут ранее возникшие пластинки цементита. Вследствие этих процессов образования и роста частиц карбидов вновь создаются условия для

(кликните для просмотра скана)

возникновения новых и ровта имеющихся кристалликов (пластинок) феррита. В результате происходит колониальный (совместный) рост кристалликов феррита и цементита, образующих перлитную колонию

Продукты перлитного превращения имеют пластинчатое строение. Пластинчатые структуры эвтектоидного типа часто определяют как перлит, сорбит и троостит или соответственно грубо-, средне- и тонкодифференцированный перлит. Чем больше переохлаждение, тем тоньше получается ферритно-цементитная структура, т. е. меньше межпластинчатое расстояние (рис. 113), равное усредненной сумме толщин двух пластинок феррита и цементита, и выше твердость:

Перлит, сорбит и троостит, образующиеся при диффузионном распаде переохлажденного аустенита, являются ферритно-цементитными структурами, имеющими пластинчатое строение и различающимися лишь степенью дисперсности (рис. 114).

Однако в отличие от перлита (эвтектоида) сорбит и троостит, называемые квазиэвтектоидными, не являются равновесными структурами в сталях, не соответствующих эвтектоидному составу (содержат углерода больше или меньше 0,8 %).

Механические свойства стали со структурами перлита, сорбита и троостита. Твердость и прочность стали с указанными структурами прямо пропорциональна площади поверхности раздела между ферритом и цементитом, поэтому с увеличением степени дисперсности ферритно-цементитной структуры, т. е. с понижением температуры ее распада, твердость, пределы прочности, текучести и выносливости возрастают (рис. 115).

Относительное удлинение и относительное сужение наивысшие У сорбита. При переходе к трооститу (более низкой температуре превращения) вязкость

Уменьшается.

Изотермическое превращение аустенита в доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях. В этих сталях в отличие от

Рис. 115. Зависимость механических свойств стали с 0,78% С от температуры превращения переохлажденного аустенита

Рис. 116. Диаграмма состояния диаграммы изотермического превращения для доэвтектоидной стали (б) с 0,45% С и заэвтектоидной стали (в) с 1,2% С: А - аузтенит; П перлит; Ф - феррит; Б - бейнит; М — мартеноит

эвтектоидной стали в верхнем интервале температур сначала выделяются избыточные фазы — феррит (в доэвтектоидной стали) или избыточный цементит (в заэвтектоидной стали).

Начало выделения избыточного феррита (цементита) на диаграмме изотермического распада отмечается дополнительной кривой (рие. 116, б и в). Количество выделяющегося избыточного феррита (или цементита) уменьшается с понижением температуры, и при некоторой степени переохлаждения распад начинается непосредственно с образования зародышей эвтектоида или, точнее, квазиэвтектоида, т. е. структуры эвтектоидного типа, но отличающейся иным составом, чем перлит (эвтектоид).

Так как с понижением температуры количество выделяющегося избыточного феррита (цементита) уменьшается, то квазиэвтектоид сорбит и троостит в доэвтектоидных сталях содержит углерода , а в заэвтектоидных сталях

Увеличение содержания углерода в аустените доэвтектоидной концентрации несколько повышает его устойчивость (кривые изотермической диаграммы сдвигаются вправо; см. рис. 116).