2.2. Przemiana martenzytyczna
" Przemiana martenzytyczna w stopach żelaza jest przemianą bezdyfuzyjną:
austenit (RSC) przesycony węglem ferryt (RPC),



która zachodzi, bez zmiany składu chemicznego, przy dużym przechłodzeniu austenitu do
temperatury Ms.
" Siłą napędową przemiany jest różnica energii swobodnych austenitu i martenzytu.
F
" PÅ‚ytki (dyski) martenzytu zarodkujÄ… na granicach austenitu i natychmiast siÄ™ rozrastajÄ….
" Przemiana polega na wielokrotnym niejednorodnym ścinaniu, realizowanym przez poślizg
dyslokacji i bliz
niakowanie. Atomy przemieszczają się na odległość co najwyżej równą odległości
międzyatomowej. Jest to proces bardzo podobny do poślizgu dyslokacji i bliz
niakowania pod
wpływem naprężeń podczas odkształcenia plastycznego.
Bliz
niakowanie
Poślizg dyslokacji
Płytki martenzytu powstałe w monokrysztale austenitu.
Relief powierzchniowy.
" Przemiana jest atermiczna, tj. nie wymaga cieplnego wzbudzenia atomów.
" Wymaga ciągłego obniżania temperatury pomiędzy Ms a Mf..
Ms
50% zaawansowania przemiany
Mf
Wzrost udziału martenzytu w stali w miarę obniżania temperatury w przedziale Ms - Mf
" w stali niskowęglowej
" w stali wysokowęglowej
" Martenzyt jest przesyconym węglem, zdefektowanym ferrytem o budowie listwowej lub
płytkowej, o wysokiej twardości zależnej od stopnia przesycenia.
" O twardości martenzytu decydują:
- deformacja sieci spowodowana obecnością węgla; tym większa im większy jest stopień
tetragonalności martenzytu,
- duża gęstośćdyslokacji i/lub bliz
niaków,
- duża powierzchnia granic ziarn.
c
a
Rodzaje martenzytu
listwowy
płytkowy
Mikroskop
świetlny
TEM
Wpływ zawartości węgla rozpuszczonego w austenicie na :
" udział martenzytu w zahartowanej stali
udział austenitu
100
szczÄ…tkowego
Wpływ zawartości węgla rozpuszczonego w austenicie
na :
T [°C]
" udział martenzytu w zahartowanej stali
S
500
Ms
Mf
100
0,77 2,11
Temperatura
Zawartośćwęgla [%]
" twardość martenzytu
70
20
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Zawartośćwęgla [%]
%
Udział martenzytu,
Twardo
ść
HRC
Cechy przemiany martenzytycznej:
" bezdyfuzyjna i atermiczna; wymaga ciągłego chłodzenia między temperaturami Ms i Mf,
" polega na skoordynowanym przemieszczeniu atomów bez zmiany sąsiedztwa,
" zachodzi przez ścinanie wg mechanizmu poślizgu lub bliz
niakowania,
" produktem przemiany jest martenzyt listwowy lub płytkowy o własnościach zależnych od
zawartości węgla oraz o objętości właściwej większej od objętości austenitu,
" pomiędzy sieciami austenitu i martenzytu zachowana jest ścisła zależnośćorientacji,
" izotermiczne wytrzymywanie poniżej temperatury Ms stabilizuje austenit, nie przebiega do
końca; w strukturze pozostaje pewna ilośćaustenitu szczątkowego.
2.3. Przemiana bainityczna
Płytka ferrytu przesyconego węglem
Carbon diffusion into
Carbon diffusion into
Dyfuzja węgla do
Dyfuzja węgla do
austenite and carbide
austenite
austenitu i wydzielanie
austenitu
precipitation in ferrite
węglików w ferrycie
Wydzielanie węglików
Carbide precipitation
Wydzielanie
z austenitu
from austenite
węglików z austenitu
BAINIT DOLNY
BAINIT GÓRNY
(wysokotemperaturowy)
(niskotemperaturowy)
Węgliki (Fe3C)
TEM TEM
Węgliki (Fe3C)
Ferryt bainityczny Ferryt bainityczny
BAINIT GÓRNY
BAINIT DOLNY
(niskotemperaturowy)
(wysokotemperaturowy)
(Mikroskop świetlny)
Bainit ziarnisty
Bainit iglasty
Cechy przemiany bainitycznej:
" wykazuje okres inkubacji, podczas którego następują dyfuzyjne zmiany
zawartości węgla w mikroobszarach austenitu,
" zachodzi przez zarodkowanie w mikroobszarach ubogich w węgiel i wzrost
według atermicznej przemiany martenztycznej,
" wzrost bainitu kontrolowany jest dyfuzją węgla,
" z obszarów bogatych w węgiel wydzielają się węgliki,
" mechanizm jej przebiegu zależy od temperatury,
" produktem przemiany jest mieszanina: niskowęglowego, częściowo
przesyconego ferrytu o dużej gęstości dyslokacji, tzw. ferrytu bainitycznego
oraz cementytu w postaci drobnych, płytkowych wydzieleń,
" ferryt bainityczny wykazuje określoną orientację względem austenitu,
" przemiana przebiega do końca.
2.4. Wykresy CTPi, CTPc
Wykres CTPi dla stali eutektoidalnej
Twardość
(160-300) HB
(250-450) HB
(45-50) HRC
(50-60) HRC
(60-65) HRC
Schematy wykresów CTPi dla stali nieeutektoidalnych
Stale podeutektoidalne
Stal eutektoidalna
Stale nadeutektoidalne
Schematy wykresów CTPi i CTPc dla stali podeutektoidalnej
Chłodzenie izotermiczne Chłodzenie ciągłe
2.5. Przemiany w zahartowanej stali podczas odpuszczania
Odpuszczanie  zabieg wygrzewania zahartowanej stali poniżej temperatury A1 + wolne
chłodzenie do temperatury otoczenia.
Przemiany zachodzÄ…ce podczas odpuszczania:
Temperatura Przemiany Struktura
Twardość dla 0,77%C
I stadium
M + Å‚szcz
Å‚
Å‚
Å‚
<°C 80
Przegrupowania atomów w
martenzycie, relaksacja
naprężeń
(80-200)°C
M + µ + Å‚szcz
µ Å‚
µ Å‚
µ Å‚
Martenzyt
odpuszczony
(50-65) HRC
Wydzielanie wÄ™glika µ
relaksacja naprężeń
II stadium
M + µ + Å‚szcz
µ Å‚
µ Å‚
µ Å‚
(200-300)°C
µ
Przemiana Å‚szcz
w martenzyt
III stadium
µ
(300-400)°C M + µ
µ
µ
Troostyt
(40-50) HRC
Fe3C
Fe3C (in situ)
Sorbit
Ä… + Fe3C
Ä…
Ä…
(400-700)°C Ä…
(20-40) HRC
Rekrystalizacja Koagulacja Fe3C
Sferoidyt
ferrytu w T>600°C
w T>400°C
(160-250) HB
Twardość stali eutektoidalnej w zależności od temperatury
odpuszczania
µ
µ Fe3C



Å‚szcz M+µ



koagulacja
Fe3C
Todpuszczania, °C
Właściwości mechaniczne stali o zaw. 0,45% C w zależności
od temperatury odpuszczania
HRC
Rm, Re,
MPa 60
1800
50
HRC
40
1400 30
20
Rm
1000
KCU, MJ/m2
A
Re
0,2
600
A
0,1
KCU
200
0
200 400 600
0