Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Мартенситное превращение

Из учебника А.П.Гуляева "Металловедение"

Продолжение (<< См. начало <<)

Рассмотрим подробнее некоторые вопросы теории мартенситного превращения.

Многочисленными рентгеноструктурными исследованиями было установлено, что тетрагональность решетки мартенсита сталей увеличивается с ростом содержания углерода по зависимости c/a = 1 + 0.046p (p - массовое содержание углерода) при этом параметр c растет, параметр a уменьшается (см. рис. 198). Тетрагональность решетки мартенсита объясняется искажением решетки за счет внедрения атомов углерода в ее междоузлия (рис. 202).

Рис. 201. Зависимость количества остаточного аустснита от содержания углерода (заштрихованная полоса учитывает возможность разных условий охлаждения в интервале Мн - Мк)	Рис. 202. Объемнодентрированная тетрагональная решетка углеродистого мартенсита. Все октаэдрические междоузлия по оси «c» || [001] заняты атомами углерода. В реальном случае, даже при максимальном содержании углерода в мартенсите (~2 %), один атом углерода приходится на четыре элементарные ячейки мартенсита

В железных сплавах, не содержащих углерод (например Fe - Ni) мартенсит имеет о.ц.к. решетку. В сплавах Fe - Mn, Fe - Ni - Cr, а также в сталях Fe - Mn - C возможно образование мартенсита с гексагональной решеткой (ε-мартенсита). В этих же сталях был обнаружен (Б.И. Николин) ε'-мартенсит со сложной решеткой с параметрами a = 0.253 нм и c = 3.744 нм. Такие структуры были названы длиннопериодными или многослойными. В цветных сплавах (на основе Ti, Cu, Au и др.) возможно протекание мартенситных превращений с различными типами кристаллоструктурных перестроек, при этом мартенситные фазы могут иметь структуру г.ц.к.; гексагональную, ромбическую и др. В отличие от железных, в цветных сплавов фаза, из которой образуется мартенсит, называется не аустенитном, а исходной, матричной или высокотемпературной, термин же мартенсит сохраняется для всех типов сплавов.

Многочисленными металлографическими исследованиями, проведенными в 30 - 50-х годах, было установлено, что в закаленных углеродистых сталях кристаллы мартенсита имеют форму пластин или линз, а пересечение плоскости шлифа пластинами мартенсита придает последним вид игл (рис. 203). Различали крупноигольчатый мартенсит, который образуется в больших зернах аустенитами, как правило, в сталях с относительно низкой температурой М_н, и мелкоигольчатый мартенсит, образующийся в мелких аустенитных зернах. При очень малых размерах мартенситных игл, когда они практически неразличимы в световом микроскопе, мартенсит иногда называли неправильными с точки зрения терминологии названиями - бесструктурным, массивным.

Рис. 203. Структура мартенсита в сталях массового назначения: а - крупноигольчатый; б - мелкоигольчатый, × 500

Применение в начале 60-х годов метода дифракционной электронной микроскопии к изучению строения мартенсита в различных сплавах и сталях совместно с методом световой микроскопии позволило установить, что мартенситные кристаллы имеют сложное внутреннее строение. Были выделены два основных структурных типа мартенсита: пластинчатый (двойниковый) и реечный (дислокационный).

Пластинчатый мартенсит образуется в углеродистых и легированных сталях и в сплавах с относительно низкой температурой М_н (ниже 200 °С). Характерное расположение кристаллов пластинчатого мартенсита, обнаруживаемое в световом микроскопе - выстраивание в виде «ферм» или «зигзагов» (рис. 204, б, в). Мартенситные пластины, образовавшиеся в первую очередь, могут «пройти» через все зерно аустенита, а образовавшиеся при более низкой температуре располагаются между ними. Иногда в сечении пластины можно различить среднюю линию повышенной травимости - так называемый мидриб (рис. 204, а). Мидриб представляет собой скопление параллельных двойников по плоскостям {112}. Толщина двойников колеблется в зависимости от состава и условий образования мартенсита в пределах 5 - 30 нм. Кристаллы мартенсита с мидрибом называются частично двойникованными. С понижением температуры М_н ширина мидриба увеличивается и при низких температурах образования кристаллы мартенсита становятся полностью двойникованными (рис. 204, г - е). Полностью двойникованные мартенситные кристаллы обычно уже частично двойникованных и выглядят металлографически как тонкие длинные пластины с параллельными гранями (рис. 204, г). В углеродистых сталях (0.5 - 1.2 % C) частично двойникованные пластины мартенсита обычно выглядят как крупноигольчатая структурная составляющая (рис. 203,а).

Рис. 204. Структура пластинчатого (двойникового) мартенсита: а - частично двойникованный, × 300; б - г - полностью двойникованный, × 400; д, е - полностью двойникованный мартенсит (просвечивающая электронная микроскопия, × 20 000)

В мало- и среднеуглеродистых сталях, в высоколегированных сплавах железа М_н > 100 °С мартенсит образуется в виде кристаллов-реек, вытянутых вдоль направления <111>. Толщина реек 0.2 - 2 мкм, а типичные отношения размеров рейки 1:7:30, т. е. длина превышает ширину в 4 - 5 раз. Мартенситные кристаллы-рейки обычно параллельны друг другу и образуют пакеты - скопления параллельных реек (рис. 205, б). Рейки в пакетах разделены тонкими (10 - 20 нм) прослойками остаточного аустенита, а иногда находятся в двойниковом относительно друг друга соответствии. Мартенситные рейки, образовавшиеся при высокой температуре, имеют дислокационное строение; плотность дислокаций 10¹¹ - 10¹² см^-2. При более низких температурах М_н рейки могут содержать короткие ряды двойников. В малоуглеродистых сталях с высокой температурой М_н и малой долей остаточного аустенита реечный мартенсит в световом микроскопе выглядит как мелкоигольчатая структура (см. рис. 203, б). В железных сплавах (например Fe - Mi, Fe - Mo) с большей долей остаточного аустенита реечный мартенсит наблюдается в виде групп кристаллов, образующих неправильные, тупоугольные соединения, или выстроенных в ряды (рис. 205, а).

Рис. 206. Структура реечного (пакетного) мартенсита (железоникелевыи сплав): а - световая микроскопия, × 400; б - просвечивающая электронная микроскопия, × 16 000

>> Читать дальше >>

Использована публикация:
Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для втузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
стр. *** - ***.

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)