Распад аустенита может происходить только при температурах ниже 727°С, когда свободная энергия аустенита выше свободной энергии продуктов его превращения. Из этого следует, что для распада аустенита должно быть переохлаждение. От степени переохлаждения, т.е. от температуры, при которой происходит распад аустенита, зависит скорость превращения и строение продуктов его распада. Закономерность этого процесса характеризуется диаграммой изотермического превращения переохлаждённого аустенита, т.е. распадом аустенита при постоянной температуре. Если сталь быстро охладить до температуры ниже критической точки А1 и затем выдержать при этой температуре, то превращение аустенита в ферритно-цементитную смесь будет проходить в течении определённого времени. Такой процесс называется изотермическое превращение аустенита.
Рис. 3.1 – График(а) и кривая (б) изотермического превращения аустенита в перлит
После охлаждения стали до температуры ниже критической точки А1 аустенит некоторое время сохраняется нераспавшимся. Этот период времени называется инкубационным. По истечении инкубационного периода происходит распад аустенита на феррито-цементитную смесь.
По экспериментальным кривым распада аустенита, полученным для разных температур переохлаждения (t1>t2>t3>t4>t5), можно построить диаграмму превращения аустенита.
Рис. 3.2 – Диаграмма превращения аустенита
Для этого экспериментальные кривые совмещаются на одной диаграмме. По осям координат диаграммы изотермического превращения аустенита откладываются время (ось абсцисс) и температура распада (ось ординат). Т.к. время распада аустенита может изменяется от нескольких секунд до нескольких часов, для удобства построения применяется логарифмическая шкала времени lgτ. В этих координатах строятся кривые начала и конца изотермического превращения аустенита. Полученные кривые по форме подобны букве С и потому их называют С – кривые.
Левая кривая характеризует начало распада, а правая – конец распада аустенита на ферритно-цементитную смесь.
Область между осью ординат и кривой начала распада аустенита характеризует инкубационный период. Из диаграммы (рис.3.3) видно, что при некоторой температуре аустенит наименее устойчив.
Рис. 3.3 – Диаграмма изотермического превращения аустенита
На практике эта температура для эвтектоидной стали равна 550-560°С. Горизонтальная линия (Мн) показывает температуру начала мартенситного превращения. Механизм его отличается от перлитного. Превращения выше и ниже изгиба С-образной кривой имеют различный характер как по кинетике превращения, так и по форме продуктов распада. В соответствии с этим на диаграмме изотермического распада аустенита имеют место три характерные температурные области – перлитного, мартенситного и промежуточного превращений.
4. Контрольные вопросы
1. Перечислите основные фазовые превращения в сплавах при нагреве и охлаждении.
2. Объясните механизм превращения перлита в аустенит при нагреве до-, за- и эвтектоидной сталей.
3. Какие стали называются наследственно крупнозернистыми и наследственно мелкозернистыми?
4. Какие условия необходимы для роста зерен аустенита?
5. Какой процесс называется изотермическим превращением аустенита?
6. Что такое инкубационный период времени?
7. Что необходимо для распада аустенита?
8. Объясните диаграмму изотермического превращения аустенита.