Важнейшая особенность кинетики мартенситных превращений
23 августа 2011Обнаружение 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
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…
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;…
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…
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…
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…
