В связи с тем, что аустенитные стали содержат большое количество никеля и хрома, они обладают повышенным сопротивлением коррозии. Это связано с тем, что при таком легировании и при таком кристаллическом строении аустенит имеет повышенный электрохимический потенциал, что предопределяет повышение его стойкости к электрохимической коррозии. Кроме того, наличие в аустените значительных количеств хрома приводит к образованию на поверхности защитной пассивной пленки.

Таким образом, аустенит является основой (матрицей) высоколегированных сталей, имеющих специальные свойства — высокие хладостойкость, жаропрочность и кислотостойкость.

Другой фазой, которая может быть основой нелегированных и низко- или среднелегированных сталей, является феррит. Как отмечалось, феррит — раствор углерода в а-железе — также является мягкой фазой, более мягкой и менее вязкой, чем аустенит {ИВ 90—200, КС11 = 0,8+1,0 МДж/ма). Феррит не обладает высокой хладостойкостью, жаропрочность сталей на основе феррита значительно ниже, чем сталей на основе аустенита. Низко- и среднелегированные ферритные стали не кислотостойки, кислотостойки только ферритные стали с большим содержанием хрома за счет наличия на их поверхности пассивной пленки окислов хрома.

Карбидная фаза представляет собой химическое соединение углерода с одним или несколькими металлами. Карбиды могут иметь твердость до ИВ 3000, а иногда и несколько выше. Наиболее мягким является карбид железа, имеющий твердость' НВ 1050. Карбиды являются хрупкой фазой. Для процессов, происходящих при термической обработке, наличие карбидов в стали имеет большое значение, так как одним из условий нагрева при упрочняющей (см. рис. 8.1, 2) или разупрочняющей (см. рис. 8.1, Л обработке является растворение карбидов при нагреве с переходом в у-твердый раствор углерода и легирующих элементов. Карбиды могут упрочнять сталь и при их выделении в дисперсной форме из феррита или аустенита в процессе старения (см. рис. 8.1, 4).

Другое значение карбидов при термической обработке заключается в том, что при определенных условиях охлаждения конструкционных сталей после нагрева до аустенитного состояния, чяще всего при охлаждении на воздухе (см. рис. 8.1, 5) или высокого отпуска закаленной стали (см. рис. 8.1, 3), карбиды с определенной долей феррита образуют новые фазы — перлит и сорбит, обладающие хорошим сочетанием прочности и вязкости (особенно сорбит).

В конструкционных углеродистых, низко- и среднелегированных сталях особое значение имеет неравновесная фаза — мартенсит. Она представляет собой пересыщенный раствор углерода в а-железе, образуется по особому механизму и обладаег высокими прочностью и твердостью (тем выше, чем больше содержится

в мартенсите углерода) и низкими пластичностью и ударной вязкостью.

Происходящие при различных операциях термической обработки изменения структуры вносят свой вклад в изменение свойств сталей. Изменение структуры, состоящее в изменении размеров и состояния фазовых составляющих, определяет изменения в движении и торможении дислокаций и тем самым сопротивление деформации и предельную величину деформации при нагруже-нии стали. Наличие в аустенитной или ферритной матрице избыточной фазы в дисперсном состоянии или даже в состоянии пред-выделения приводит к рассредоточенному множественному блокированию движения дислокаций и тем самым к значительному упрочнению стали. При этом, естественно, несколько снижаются пластичность и ударная вязкость стали. К образованию таких выделений чаще всего приводит нагрев с длительной выдержкой при температуре 300—600 °С в зависимости от состава стали (старение).

Увеличение длительности нагрева, а в большей степени повышение его температуры способствует развитию диффузионных процессов, приводящих к увеличению размеров выделений избыточной фазы (карбидов, интерметаллидов). Уменьшается количество точек блокирования дислокаций, расчищаются отдельные участки основы стали, что сопровождается разупрочнением и повышением пластичности и ударной вязкости. Такие процессы коагуляции избыточной фазы происходят при отпуске и отжиге стали.

Важным является образование мартенсита. По кинетике образования, природе разновидностей этой фазы имеется много интересных публикаций, однако практически важным для термической обработки является следующее.

При образовании мартенсита из аустенита, что связано с переходом у-железа, в котором растворимость углерода высока (2 %) в а-железо, в котором равновесная растворимость углерода крайне низка (0,01 %), весь содержавшийся в аустените углерод фиксируется в а-железе, образуя сильно пересыщенный неравновесный раствор. Такое пересыщение а-твердого раствора углеродом приводит к сильным искажениям кристаллической решетки а-железа, сдвигам в атомных плоскостях, и, как следствие, к созданию высокой плотности дислокаций. Степень искажения решетки а-железа и плотность дислокаций тем выше, чем выше содержание углерода в стали.

Высокая плотность дислокаций в мартенсите обусловливает его высокую прочность и низкую пластичность и ударную вяз-Кость. Мартенситное превращение при непрерывном охлаждении или ^изотермической выдержке происходит при температуре ниже 400 °С, когда сталь теряет свою, высокую пластичность, свойственную ей при более высоких температурах. В связи с тем, что плотность у-железа (8,0—8,1 г/см8) выше, чем а-железа (7,8 г/см3),