Превращение аустенита в мартенсит. Бейнитные превращения.

Превращение аустенита в мартенсит. При больших степенях переохлаждения неустойчивость аустенита возрастает, а скорость диффузии углерода резко падает. При переохлаждении аустенита в эвтектоидной стали до 240°С подвижность атомов углерода близка к нулю и происходит бездиффузионное превращение аустенита. При этом меняется тип решетки у —» ос, а весь углерод, ранее растворенный в решетке аустенита, остается в решетке феррита.

Образуется мартенсит — перенасыщенный твердый раствор внедрения углерода в а-железе. Мартенсит имеет ту же концентрацию углерода, что и исходный аустенит. Из-за перенасыщенности углеродом решетка мартенсита сильно искажена и вместо кубической приобретает тетрагональную форму (рис. 16). При переходе от аустенитной к мартенситной структуре объем и размеры деталей увеличиваются.

Мартенситное превращение идет в интервале температур при непрерывном охлаждении. Для эвтектоидной стали оно начинается при 240° и заканчивается при -50°С.
Мартенсит имеет высокую твердость и хрупкость.

Превращение мартенсита в перлитные структуры. Структура стали после закалки состоит из тетрагонального мартенсита и некоторого количества остаточного аустенита. При нагреве закаленной стали ниже температуры фазового превращения (отпуск) происходят следующие процессы. При нагреве до 200°С из мартенсита выделяются пластинки карбидной фазы, решетка мартенсита становится близкой к кубической. Образуется структура отпущенного мартенсита. При нагреве до 300°С остаточный аустенит превращается в смесь перенасыщенного а-твердого раствора и карбида, т. е. в отпущенный мартенсит. При дальнейшем нагреве из твердого раствора выделяется весь избыточный углерод, карбиды обособляются, образуется цементит. При нагреве до 400°С сталь состоит из феррита и цементита, образующих структуру троостита отпуска. При нагреве до 600°С образуется структура сорбита отпуска, состоящая из феррита и мелких зерен цементита.

В отличие от троостита и сорбита, получаемых при распаде аустенита, зерна цементита, образующиеся при распаде мартенсита, равноосные, а не пластинчатые. Разная форма цементита обусловливает различие в свойствах структур. Зернистые структуры имеют более высокие механические свойства, характеризируются большей пластичностью и вязкостью при равной твердости.