При переохлаждении аустенита (до
550—240°С) он распадается на ферритоцементитную смесь, имеющую игольчатое
строение — игольчатый троостит. Причем дисперсность этой
ферритоцементит-ной смеси также зависит от степени переохлаждения
аустенита: чем больше эта степень, тем дисперсией смесь. Таким образом,
сорбит и троостит являются смесью феррита и цементита, но в отличие от
перлита имеют переменный химический состав и более дисперсную
структуру. Свойства стали зависят от степени дисперсности
ферритоцемен-титной смеси: чем она больше, тем выше прочность (твердость,
прочность на разрыв и т. д.) и хуже характеристики пластичности
(относительное удлинение, сужение, ударная вязкость).
С понижением температуры
эвтектоидной стали ниже 240°С (Мн
на рис. 46) диффузионные процессы резко ослабляются и, наконец,
при температурах ниже —50°С (Мк, рис. 46) практически полностью
прекращаются. Это приводит к тому, что из аустенита перестает
выделяться углерод в виде цементита, а весь он сохраняется в твердом
растворе. В то же время кристаллическая решетка перестраивается из
гранецентрированной Fev в объемноцентрированную Fea.
Образовавшаяся новая структура представляет собой пересыщенный
твердый раствор углерода в сс-железе и называется мартенситом (рис.
47,г).
Из всех продуктов распада
аустенита (кроме цементита) мартенсит обладает максимальной твердостью и
минимальной пластичностью. Превращение аустенита в мартенсит в отличие от
превращения аустенита в ферритоцементитную смесь носит
бездиффузионный характер и протекает только в интервале температур между
началом А1п и концом
Л4К мартенситных превращений и никогда не идет до конца. В
закаленной стали, кроме мартенсита, всегда присутствует небольшое
количество остаточного аустенита. Количество остаточного аустенита
зависит от содержания углерода в аустените, а также от скорости охлаждения
в температурной области ниже начала мартенситных превращений.
Структура мартенсита игольчатая.
Иглы мартенсита, как правило, расположены относительно друг друга под
утлом 60 или 120° и характеризуют те плоскости, по которым произошли
сдвиги в кристаллической решетке. Скорость образования мартенситных
игл огромна. Кристаллы растут быстро до определенного размера, затем их
рост прекращается. Новые кристаллы растут в других направлениях. Размер
первых игл мартенсита определяется размером исходного зерна
аустенита.
Таким образом, чем больше
скорость охлаждения аустенита, тем больше интервал температур, в котором
происходит его распад, и тем дисперенсе получается ферритоцементитиая
смесь. По диаграмме изотермического распада аустенита можно установить,
каким образом и с какой скоростью нужно охлаждать данную сталь, чтобы
получить нужное строение, а следовательно, и свойства стали.
Рассмотрим теперь структурные
превращения, протекающие в сталях разного состава при их непрерывном
охлаждении с различной скоростью от области высоких (> Afi) до
обычных температур. Полу-
