В наследственно крупнозернистой стали зерно интенсивно растет при относительно небольших превышениях температуры над точкой Ac3.
В наследственно мелкозернистой стали мелкое аустенитное зерно получается в широком диапазоне температур: от точки Ac3 до 960 — 1100 °С.
Переход через этот температурный порог приводит к перегреву наследственно мелкозернистой стали. Под перегревом здесь подразумевается интенсивное укрупнение зерна и связанное с этим падение ударной вязкости.
Для определения склонности стали к росту зерна пользуются стандартной технологической пробой, которая состоит в следующем. Доэвтектоидную сталь цементуют при 930 °С в течение 8 ч с последующим медленным охлаждением. Размер зерна определяют по Карбидной сетке, окаймляющей границы аустенитных зерен.
За эвтектоидную сталь нагревают до 930 °С и после выдержки в течение 3 ч медленно охлаждают. Размер зерна определяют по сетке вторичных карбидов, выделяющихся по границам аустенитных кристалов. Другой метод состоит в окислительном нагреве шлифа в течение 3 ч при 930 °С.
Границы зерен аустенита выявляются сеткой окислов. Размер зерна аустенита в среднеуглеродистой стали (0,3 — 0,6%С) можно определить по сетке избыточного феррита, который выделяется на границах аустенитных зерен при охлаждении образца на воздухе.
Для производственного контроля стандартизована шкала размеров зерна, с которой сравниваются микроструктуры, видимые под микроскопом при увеличении в 100 раз.
При пробе на наследственное зерно температура нагрева 930 °С выбрана по следующим соображениям. Для большинства сталей температура нагрева при различных видах термообработки не превышает 930 °С. Вместе с тем наследственно мелкозернистая сталь при 930 °С еще сопротивляется интенсивному росту зерна, а в наследственно крупнозернистой стали при этой температуре вырастает крупное зерно.
Таким образом, различают наследственное зерно и действительное зерно аустенита. Наследственное зерно получается в стандартных условиях технологической пробы и характеризует склонность стали к росту зерна.
Действительное зерно — это то зерно, которое получается в результате той или иной операции термообработки. Оно может быть больше или меньше наследственного зерна в зависимости от того, выше или ниже 930 °С температура нагрева стали при термообработке.
Алюминий особенно сильно влияет на рост зерна аустенита при нагреве стали. Наследственно мелкозернистую сталь получают введением в ковш перед разливкой примерно 0,05% Al. Мельчайшие частички нитридов и окислов алюминия как барьеры тормозят рост зерен аустенита. Интенсивный рост зерна в наследственно мелкозернистой стали выше температур 950 — 1100 °С объясняется растворением и возможно коагуляцией барьерных частиц.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков