Превращения в стали при непрерывном охлаждении.

В зависимости от скорости охлаждения осуществляются фазовые превращения двух типов:

1. диффузионный распад аустенита с образованием феррито-цементитных смесей;

2. бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит закалки.

Эти процессы описываются с помощью диаграммы изотермического превращения переохлажденного аустенита. На рис.18 приведена такая диаграмма для эвтектоидной (0,8%С) стали с нанесенными на нее векторами скоростей охлаждения (V₁<V₂<V₃<V₄<V₅).

Рис.17. Диаграмма изотермического превращения аустенита.

Диффузионному распаду аустенита соответствует область диаграммы, ограниченная С-образными кривыми. Первая кривая означает начало этого распада, левей этой кривой находится область существования переохлажденного (нестабильного) аустенита. Вторая кривая означает завершение распада аустенита, правей нее находится область существования феррито-цементитных смесей, отличающихся друг от друга размерами образующих эти смеси фаз.

Бездиффузионному превращению аустенита в мартенсит соответствует область диаграммы, ограниченная температурами М_Н (начало превращения) и М_К (завершение превращения), причем для сталей с содержанием углерода ≥0,6% температура М_К имеет отрицательное значение.

Вектора скоростей охлаждения V₁…V₅ соответствуют условиям непрерывного охлаждения, т.е. охлаждения стали в одной охлаждающей среде. Вектор V₁ соответствует минимально возможной скорости охлаждения стали (вместе с печью), при этом образуется крупнопластинчатая феррито-цементитная смесь – перлит. Вектора V₂,V₃ соответствуют более высоким скоростям охлаждения (на воздухе, в масле), в результате образуются структуры перлитного типа – сорбит и тростит. Они отличаются от перлита меньшей толщиной пластин феррита и цементита и более высокими механическими свойствами.

Бейнит при непрерывном охлаждении в углеродистых сталях не образуется. В этих сталях бейнит образуется при прерывистом охлаждении с промежуточной изотермической выдержкой, поэтому на данной диаграмме нет графического отражения условий его образования.

Вектор V₄ (охлаждение в воде) соответствует скорости охлаждения, при которой диффузионный распад аустенита становится невозможным. Происходит бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит закалки в интервале температур М_Н - М_К. Скорость охлаждения V₄называется критической скоростью закалки (V_кр.зак.). При этой скорости охлаждения аустенит превращается в мартенсит без образования при этом структур перлитного типа. Из-за отрицательного значения температуры М_К часть аустенита не превращается в мартенсит, а сохраняется в структуре в виде остаточного аустенита.

Вектор V₅ (охлаждение в соляных или синтетических водных растворах), соответствует скорости охлаждения, превышающей критическую скорость закалки. Такая скорость охлаждения оправдана при закалке углеродистых сталей. В этих сталях переохлажденный аустенит весьма неустойчив, и существует вероятность частичного образования при закалке структур перлитного типа. При скорости охлаждения V₅ такая вероятность становится минимальной.