IMG'4 275 (2)

1

1

274

12. Przemiana inarlcnmyc/.nu

Produktem obu pierwszych stadiów przemiany jest dwufazowa struktura z|_0ir₍₁ ¹ z niejednorodnego, częściowo przesyconego roztworu stałego węgla w Fea i mikroskopowych cząstek węglika c. zwana manenzytem odpuszczonym. Na obra/i mikroskopowym martenzyt odpuszczony ma taki sam wygląd jak marteny hartowania (rys. 12.13a), tylko o ciemniejszych igłach (trawią się silniej dzk mniejszej zawartości węgla) i jaśniejszym austenicie szczątkowym. Rozróżnieni, składników fazowych martenzytu odpuszczonego wymaga użycia mikroskopu elektronowego i powiększeń rzędu 30000x.

Dwa ostatnie stadia przemiany prowadzą do utworzenia dwufazowej struktur) stanowiącej mieszaninę ferrytu i cementytu o dyspersji zmniejszającej się wzrostem temperatury. Cechą charakterystyczną tej mieszaniny jest sferoidalnj charakter wydzieleń cementytu, rozmieszczonych w osnowie ferrytu. Strukturę tab tworzoną do temperatury ok. 680°C nazwano sorbitem (rys. I2.l3b), a powstającą powyżej 680 C - cementytem kulkowym albo sferoidytem (rys. 12.13c). Sorbit trawi się bardzo silnie; stąd na obrazie mikroskopu świetlnego zajęta przez niego powierzchnia ma jednolite ciemne zabarwienie. Rozróżnienie składników fazowych sorbitu wymaga użycia mikroskopu elektronowego i powiększeń rzędu 20 000x. Natomiast rozróżnienie składników sferoidytu jest możliwe przy użyciu mikroskopu świetlnego.

Na charakter przemian rozpadu martenzytu wyraźny wpływ wywierają pierwia-l stki stopowe występujące w roztworze. W niskich temperaturach przebiega tylko I dyfuzja węgla, toteż bez względu na skład stali w I stadium zachodzi wydzielanie się węglika e. Efektywna dyfuzja innych pierwiastków możliwa jest dopiero powyżej 400 -r 450°C, toteż różnice charakteru przemian uwarunkowane składem stali są wyraźne dopiero w IV stadium.

Pierwiastki stopowe, jak Cr, W, Mo, V, Co, Si, stabilizują martenzyt, co objawia się hamowaniem wydzielania z roztworu i wzrostu węglików, czyli przesuwaniem poszczególnych stadiów przemian w kierunku wyższych temperatur. Są tego dwie przyczyny. Po pierwsze, pierwiastki jak W, Mo, Cr hamują dyfuzję węgla w Fea. Po drugie, pierwiastki jak Co, Si, Cr, Mo, V powiększają energię wiązań między-atomowych sieci Fea i utrudniają na tej drodze migrację atomów przez grania międzyfazowe Fea — węglik.

Ponadto w temperaturach przekraczających 400 h- 450°C węglikotwórcze pierwiastki stopowe powodują tworzenie się węglików za pośrednictwem dwóch mechanizmów. Po pierwsze, możliwe jest tworzenie się węglików „in situ": skutkiem dyfuzji stężenie pierwiastka stopowego w cementycie wzrasta do takiej wartości,» np. cementyt „stopowy” (FeCr)_sC przemienia się w węglik chromu (CrFe)₇C₃. Po drugie, możliwe jest bezpośrednie zarodkowanie węglików z przesyconego pierwiastkiem stopowym roztworu Fea.

Z podwyższeniem temperatury albo przedłużeniem czasu wygrzewania meta-stabilne węgliki mogą przemieniać się w bardziej stabilne, na przykład w stalach zawierających Cr, Mo, W możliwe są następujące przemiany węglikowe:

Fe₃C -> M₂C-» M₂₃C₆

12.4. UMOCNIENIE MARTENZYTYCZNE

Pomiana martenzytyczna realizowana zabiegiem obróbki cieplnej hartowania umocnienie materiału. Umocnienie martenzytyczne podobnie jak odkształcił należy do najstarszych a bardzo efektywnych sposobów.

umocnieniu martenzytycznemu podlegają w warunkach przemysłowych stopy . |_iza, które w stanie równowagi powyżej temperatury mają strukturę jedno-^ austenityczną albo dwufazową austenitu i węglików. Oznacza to, że _w praktyce umocnieniu martenzytycznemu można poddawać stale węglowe i prze-rżającą większość stopowych, perlityczne żeliwo szare, modyfikowane, sferoidalne óągliwe, zwłaszcza stopowe jak również niekiedy staliwa.

Umocnienie martenzytyczne jest efektem silnych naprężeń własnych sieci przc-trzennej martenzytu, wywołanych przesyceniem roztworu stałego a i spowodowaną lytn (etragonalną deformacją. Umocnienie martenzytyczne ma charakter „indywidu-jlny", tzn. uzależniony od zawartości węgla w stopie, ściślej w martenzycie irys. 12.16). Umocnienie objawia się wysoką granicą sprężystości, dużą wytrzymałości, i twardością, czemu towarzyszą: silna kruchość, tj. małe wydłużenie, przewężenie

/ - maricnzylu, 2 - stali hartowanej od temperatury A,,_₃ + 3(TC, 3 - struktury pólmurlenzytycznej

iudarność. mała odporność na działanie karbu i skłonność do samoistnego pękania. Jak z rys. 12.16 wynika, twardość martenzytu powiększa się ze wzrostem zawartości węgla początkowo gwałtownie, a powyżej ok. 0,3% C łagodnie. Natomiast twardość stali ze wzrostem zawartości węgla początkowo zmienia się analogicznie jak twardość martenzytu, od ok. 0,6% C wzrasta wolniej, a po przekroczeniu ok. 0,8% C nawet nieznacznie maleje. Ta rozbieżność jest spowodowana powiększającym się ze wzrostem zawartości węgla udziałem miękkiego austenitu szczątkowego w strukturze stali zahartowanej. Jak wynika z rys. 12.16, stale o zawartości mniejszej od0,3% C podlegają nieznacznemu umocnieniu, co sprawia, że hartowanie ich jest zabiegiem ekonomicznie nieuzasadnionym.

Umocnienie martenzytyczne bardzo wyraźnie zależy od poprawności wykonania zabiegu hartowania. Obecność w strukturze stali zahartowanej składników poza-marlenzytycznych, np. ferrytu, perlitu drobnego lub bainitu, nawet w niewielkich ilościach, wyraźnie zmniejsza jej twardość i wytrzymałość. Ferryt obok martenzytu