Мартенситное превращение

На схеме диаграммы изотермического превращения условно показана область мартенситного превращения (ниже М_Н). Мартенситное превращение интенсивно протекает при непрерывном охлаждении в интервале температур от М_Н до М_К. Малейшая изотермическая выдержка в этом интервале температур приводит к стабилизации аустенита, т.е. превращение не доходит до конца, и кроме мартенсита в структуре наблюдается так называемый остаточный аустенит.

При охлаждении стали со скоростью, большей v_кр, будет образовываться мартенсит (в честь немецкого ученого А. Мартенса, 1850-1914 г.г.).

Мартенсит – это пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе. Углерод в свободном виде не выделяется, а внедряется в ОЦК-решетку a-железа, преобразуя ее в тетрагональную, характеризуемую показателем с/а>1. Чем больше содержание углерода, тем выше показатель с/а – степень тетрагональности.

	при скорости охлаждения vохл ³ vкр →
аустенит (ГЦК)		мартенсит (ОЦТ)

ОЦТ – объёмно центрированная тетрагональная решетка

Превращение имеет как бы сдвиговой характер. Сдвиговой механизм превращения отличается закономерным кооперативным направленным смещением атомов в процессе перестройки решетки. Отдельные атомы смещаются друг относительно друга на расстояния, не превышающие межатомные, сохраняя взаимное соседство

Кристаллы мартенсита, имея пластинчатую форму, растут с огромной скоростью, равной скорости звука в стали (»5000 м/сек). Мартенситное превращение характеризуется ориентированностью (пластины либо параллельны, либо расположены под углом 60⁰ или 120° одна к другой). Росту кристаллов мартенсита препятствует граница зерна аустенита или ранее образовавшаяся пластина мартенсита.

Превращение заканчивается при температуре М_К. При этом в стали остается некоторое количество аустенита (А_ост), которое, как и положение точек М_Н и М_К, определяется химическим составом аустенита (чем больше в нем углерода и легирующих элементов, тем ниже температуры точек М_Н и М_К).

Аустенит может оставаться в структуре также тогда, когда в углеродистой стали содержится больше 0,6 % С и охлаждение ведут только до 0°С.

Количество образовавшегося мартенсита можно представить так называемой мартенситной кривой.

Главные особенности мартенсита – высокая твердость и прочность. Причина его высокой прочности – большая плотность дефектов, возникающих при внедрении углерода в решетку a-железа. Мартенсит по сравнению с другими составляющими стали имеет наибольший удельный объем, поэтому при его образовании возникают напряжения.

Бейнитное (промежуточное) превращение

Бейнит – структура, состоящая из перенасыщенного твердого раствора углерода в a-железе и частиц цементита.

Температурный интервал бейнитного превращения занимает промежуточное положение между температурами перлитного и мартенситного превращений.

Основная особенность промежуточного превращения состоит в том, что полиморфный переход происходит по мартенситному механизму.

Бейнитное превращение начинается с диффузионного перераспределения углерода в аустените. При этом в обедненных углеродом зернах начинается мартенситное превращение, т.к. у них повышается порог начала превращения М_Н, а в обогащенных углеродом зонах выделяется цементит в виде очень мелких кристаллов (в виде коротких палочек). При этом мартенситные кристаллы также пересыщены углеродом, и из них может выделиться цементит.

Механизм бейнитного превращения сложный, сочетает диффузионный процесс, характерный для перлитного превращения, и сдвиговый – мартенситного превращения.