OBRÓBKA CIEPLNA

Obróbka cieplna stali

Powstawanie austenitu podczas nagrzewania

Ujednorodnianie austenitu

Zmiany wielkości ziarna

Przemiany w stali podczas chłodzenia

• Martenzytyczna
• Bainityczna
• Perlityczna

Przemiana martenzytyczna

Przemiana bezdyfuzyjna przy dużym przechłodzeniu austenitu z
szybkością większą od krytycznej vk. Martenzyt – przesycony roztwór
węgla w żelazie a. Warunek przemiany – ciągłe obniżanie temperatury w
zakresie Ms do Mf. Wartości Ms i Mf zależą od składu chemicznego
austenitu.

Początek przemiany: utworzenie w austenicie embrionów

(błędy ułożenia, źródła Franka-Reada, pętle dyslokacji),

przemiana w zarodki i autokataliza.

Podczas przemiany następuje skoordynowane przemieszczenie atomów
bez zmiany sąsiadujących atomów. Wynik - charakterystyczny relief.
Granice ziaren martenzytu położone są wzdłuż nieodkształconej
płaszczyzny austenitu habitus.

Krystalografia przemiany martenzytycznej

Przebieg przemiany martenzytycznej

• Atermicznie w czasie 10-7 s
• Wybuchowo poniżej o C
• Izotermicznie dla niskiej Ms i niskiej szybkości zarodkowania

martenzytu

•

Listwowy: w niemal wszystkich
stopach żelaza, duża gęstość
dyslokacji, komórkowa struktura
dyslokacyjna, wymiary 0,1-3 um,
stosunek wymiarów 1:7:30. Pakiety
z listew połozonych w kierunku
<111>

•

Płytkowy w nielicznych stopach
żelaza, kształt podobny do
soczewek

Austenit szczątkowy

Przemiana bainityczna

• Zachodzi przy przechłodzeniu stali do 450-200 C
• Bainit: mieszanina ferrytu przesyconego węglem i

drobnodyspersyjnych węglików

• Zarodkowanie rozpoczyna dyfuzja węgla w austenicie do granic ziaren

i dyslokacji

• Zarodkami są miejsca ubogie w węgiel
• Wymagany czas inkubacji
• Równoczesna przemiana martenzytyczna w obszarach o małym

stężeniu węgla i wysokiej Ms oraz wydzielanie drobnych cząstek
cementytu

• Po przemianie martenzytycznej w czasie dalszego chłodzenia:

wydzielanie cementytu i węglika

ε, a osnowa staje się ferytem

przesyconym węglem

• Rozrost bainitu kontrolowany szybkością dyfuzji węgla w austenicie

Morfologia bainitu

• Bainit górny: ziarna przesyconego węglem ferrytu

o nieregularnych kształtach z nieregularnymi
wydzieleniami węglików oraz austenit szczątkowy

• Bainit dolny: przesycony węglem ferryt o postaci

listwowej, zbliżony do martenzytu, płytkowe
węgliki w równoległych rzędach ściśle
zorientowane względem ferrytu oraz austenit
szczątkowy

Przemiana perlityczna

• Zachodzi przy ochłodzeniu austenitu nieznacznie poniżej

temperatury Ar1

• Perlit: mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu

oraz cementytu

• Przemiana dyfuzyjna związana z przegrupowaniem

atomów węgla, zachodząca przez zarodkowanie i wzrost
zarodków

• Zarodkowanie heterogeniczne na cząstkach cementytu,

płytkach ferrytu, a w austenicie na granicach jego ziarn

• Kolejno tworzenie płytek cementytu i ferrytu

Morfologia perlitu:

• utworzone kolonie perlitu

mają kształt kulisty,

• grubość płytek cementytu

jest siedmiokrotnie

mniejsza od grubości

płytek ferrytu,

• grubości płytek są prawie

stałe w stałej temperaturze

i nie zależą od wielkości

ziarna,

• obniżaniu temperatury

towarzyszy zmniejszanie

się odległości między

płytkami

Wykresy przemian austenitu

podczas chłodzenia

• Krzywe czas-temperatura-przemiana

CTP

• CTP

i

przy chłodzeniu izotermicznym

• CTP

c

przy chodzeniu ciągłym

Krzywe CTPi i CTPc

Wpływ pierwiastków stopowych na kształt krzywych CTP: a)
pierwiastki nie tworzące węglików, b) pierwiastki węglikotwórcze

Przemiany podczas wygrzewania stali

węglowych

• 80-200 C: rozkład martenzytu i wydzielanie węglika

ε-Fe2C o

strukturze heksagonalnej, sprzęonego z osnową, spadek stżenia węgla
w martenzycie, zmniejszenie tetragonalności martenzytu i tworzenie
martenztu o sieci regularnej (martenzytu odpuszczonego)

• 200-300 C: przemiana austenitu szczątkowego w martenzyt

odpuszczony

• 300-400 C: rozpuszczanie się węglika

ε w osnowie i niezależne

wydzielanie się cementytu

• 400-600 C: koagulacja cząstek cementytu, sferoidyzacja, powstawanie

martenzytu wysokoodpuszczonego – sorbitu, tj. bardzo drobnych
cząstek kulistych cząstek cementytu w osnowie ferrytycznej

• >600 C: koagulacja cementytu, zdrowienie rekrystalizacja osnowy –

powstanie sferoidytu, tj. cementytu kulkowego w osnowie ferrytu o
niskiej twardości