Главная / Теория термической обработки металлов / Закалка / Закалка с полиморфным превращением / Важнейшая особенность кинетики мартенситных превращений

Важнейшая особенность кинетики мартенситных превращений

Обнаружение Г. В. Курдюмовым и О. П. Максимовой полностью изотермического мартенситного превращения явилось прямым доказательством того, что зарождение кристаллов мартенсита — это зависящий от температуры, термически активируемый процесс, как и любой процесс зарождения кристаллов новой фазы (смотрите Термодинамика фазовых превращений).

В связи с этим само понятие «атермическое превращение» противоречит термической природе образования зародышей. Более подходяще, но менее распространено другое название «неизотермическое превращение», указывающее лишь на то, что мартенсит образуется не при одной температуре, а при разных температурах во время охлаждения.

Важнейшая особенность кинетики мартенситных превращений
— прекращение образования мартенсита при наличии неизрасходованной исходной фазы (аустенита), необходимость понижения температуры для возобновления превращения.

Так как мартенситное превращение развивается вследствие образования новых, а не роста ранее образовавшихся кристаллов, то прекращение превращения означает прекращение образования зародышей мартенсита. В связи с тем что механизм зарождения мартенсита надежно не установлен, рассматриваемая важнейшая особенность кинетики мартенситных превращений имеет только предположительное объяснение.

Современные трактовки исходят из гипотезы гетерогенного зарождения мартенсита в заранее подготовленных участках аустенита с иным, чем у матрицы, составом или, скорее, с особым строением (смотрите Механизм мартенситного превращения). Эти особые участки в аустените (эмбрионы) отличаются один от другого размерами, составом и строением.

Когда при охлаждении термодинамический стимул превращения
— разность свободных энергий аустенита и мартенсита — достигает определенной величины, указанные особые участки в аустените превращаются в активные, способные к росту зародыши мартенсита.

Вблизи точки Мн в виде центров превращения реализуются только те участки аустенита, в которых работа образования зародышей мартенсита минимальна. По исчерпании таких участков превращение останавливается. Для его возобновления необходимо понизить температуру, чтобы увеличить разность свободных энергий аустенита и мартенсита.

Затуханию мартенситного превращения при изотермической выдержке (смотрите рисунок Изотермическое превращение аустенита в мартенсит) способствует также прогрессирующее разбиение аустенитного зерна на все более мелкие отсеки (смотрите рисунок Схема образования мартенситных пластин). С сокращением размера таких отсеков уменьшается размер новых мартенситных кристаллов, и поэтому объемная доля образующегося мартенсита, приходящаяся на каждый его зародыш, становится меньше.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Охлаждение при закалке

Режим охлаждения при закалке должен прежде всего обеспечить необходимую глубину прокаливаемости. С другой стороны, режим охлаждения должен быть таким, чтобы не возникали сильные закалочные напряжения, приводящие к короблению изделия и образованию закалочных трещин. Закалочные напряжения складываются из термических и структурных напряжений. При закалке всегда возникает перепад температур по сечению изделия. Разная величина термического сжатия наружных…

Способы закалки

Так как нет такой закаливающей среды, которая давала бы быстрое охлаждение в интервале температур 650 — 400 °С и медленное охлаждение выше и главным образом ниже этого интервала, то применяют различные способы закалки, обеспечивающие необходимый режим охлаждения. Закалка через воду в масло Закалка через воду в масло (закалка в двух средах): 1 — нормальный режим;…

Закалка с обработкой холодом

Во многих сталях мартенситный интервал (Мн — Мк) простирается до отрицательных температур (смотрите рисунок Зависимость температур). В этом случае в закаленной стали содержится остаточный аустенит, который можно дополнительно превратить в мартенсит, охлаждая изделие до температур ниже комнатной. По существу такая обработка холодом (предложена в 1937 г. А. П. Гуляевым) продолжает закалочное охлаждение, прерванное при комнатной…

Поверхностный нагрев под закалку

Многие изделия должны иметь высокую поверхностную твердость, высокую прочность поверхностного слоя и вязкую сердцевину. Такое сочетание свойств на поверхности и внутри изделия достигается поверхностной закалкой. Для поверхностной закалки стального изделия необходимо нагреть выше точки Аc3 только поверхностный слой заданной толщины. Этот нагрев должен совершаться быстро и интенсивно, чтобы сердцевина вследствие теплопроводности также не прогрелась до…

Нагрев и охлаждение при закалке сталей

Сквозной нагрев под закалку Превращения в стали при нагревании описаны в Образовании аустенита при нагревании. Температуры нагрева под закалку углеродистых сталей можно выбрать по диаграмме состояния. Доэвтектоидные стали закаливают с температур, превышающих точку А3 на 30 — 50 °С. Наследственно мелкозернистая сталь допускает более высокий нагрев. При перегреве наследственно крупнозернистой стали закалка дает структуру крупноигольчатого…