65125 IMG'2 273 (2)

272

12. Przemiana martenzytyczna

charakteru obu faz, trwałość struktury w temperaturze otoczenia jest znacziJ bowiem zapewnia ją brak (w tych warunkach) procesów dyfuzyjnych.

Powrót do stanu równowagi wymaga aktywacji cieplnej w celu uruchomieni dyfuzji, tzn. nagrzewania stali. Proces rozpoczynają przemieszczenia atomów węg|, w martenzycie. Tworzą się atmosfery atomów obcych (węgla) otaczające defekt, struktury krystalicznej, jak dyslokacje, podgranice, błędy ułożenia. W dalszym ciąg, przebiegają procesy dyfuzyjne prowadzące przez poszczególne stadia do tworzeni, J się faz pośrednich, aż do osiągnięcia stanu równowagi. Zakresy temperaturo*, poszczególnych stadiów, zależne od składu stali, nie są jednoznacznie rozgraniczone, lecz pokrywają się częściowo.

Stadium I przemian, w zakresie temperatur¹’ 80 -s- 200°C, polega na wydzielaniu się z martenzytu w miejscach atmosfer atomów nadmiaru węgla w postaci podmikro. skopowych (o wymiarach 0,1    1,0 pm), bardzo cienkich płytek metastabilnego

węglika e. Jest to węglik o strukturze heksagonalnej HZ i składzie stechiometrycz. nym w przedziale Fe₂C -f- Fe_{2 4}C. W trakcie powstawania granica międzyfazow, martenzyt-węglik e jest sprzężona przy zależności krystalograficznej obu fa, { (001)m II (0001)_e. Wydzielanie węglika e zmniejsza przesycenie martenzytu węglem | (rys. 12.14), nie tyle przez powolny dyfuzyjny wzrost wydzieleń, co przez ich

Rys. 12.14. Zależność zawartości węgla w martenzycie od temperatury odpuszczania

sukcesywne zarodkowanie. Rezultatem jest zanik tetragonalnego zniekształcenia j sieci martenzytu, najszybszy w temperaturze ok. 150°C, ale zakończony całkowicie dopiero w temperaturze ok. 400°C.

^J'Podane granice temperatur mają znaczenie orientacyjne i stosunkowo najlepiej odpowiadaj? I stalom zwykłym. Wartości ścisłe zależą od składu chemicznego roztworu (martenzytu) i czasu wykrawania.

12.3. Przemiany marlenzytu podczas nagrzewania

273

stadium II, w zakresie temperatur 200 ■+■ 300°C, w dalszym ciągu postępuje jaglanie się węglika e i zanik tetragonalności sieci martenzytu. W temperaturze w roztworze pozostaje jednak jeszcze ok. 0,2% C (rys. 12.14). Zanik ■ jgonalności zmniejsza naprężenia własne sieci martenzytu i naprężenia ściskające * sjstenitu szczątkowego. Dzięki temu możliwe jest wznowienie zahamowanej przez te Pojenia podczas chłodzenia przemiany austenitu szczątkowego. Następuje prze-” _l4fla austenitu szczątkowego w martenzyt lub według innych poglądów w bainit joby (mieszaninę węglika e i przesyconego węglem ferrytu). Bezdyfuzyjny mecha-^ tej przemiany wskazuje, iż słuszniejsza jest druga hipoteza. Mianowicie, „tworzonych igieł martenzytu wydzielają się natychmiast podmikroskopowe płytki „ęglika e. W praktyce w tym stadium z austenitu szczątkowego wydziela się tzw. regularny (pozbawiony tetragonalnego zniekształcenia sieci).

Stadium III przemian, w zakresie 300 ■+■ 400°C, doprowadza do ostatecznego piliku przesycenia martenzytu (tzn. do tworzenia się ferrytu). Znacząca już dyfuzja umożliwia migrację atomów węgla, czego są dwa efekty. Po pierwsze, następuje środkowanie i wzrost wydzieleń cementytu jako fazy trwalszej, o mniejszej energii swobodnej od węglika e. Po drugie, powstają wydzielenia cementytu ,jn situ” _z przekształcenia wydzieleń węglika e. W rezultacie martenzyt ulega przemianie w mieszaninę ferrytu i cementytu.

Wreszcie stadium IV przemian, w zakresie od 400°C do temperatury A_tV polega na rozroście i sferoidyzacji podmikroskopowych wydzieleń cementytu. W temperaturach przekraczających 600°C rozrost kulek cementytu intensyfikuje ich koagulacja tak, że wydzielenia osiągają wielkość mikroskopową, czemu towarzyszy również rozrost ziam ferrytu.

Różnice gęstości martenzytu i austenitu powodują podczas opisanych przemian zmiany wymiarowe stali. Złożony charakter zmian w zależności od temperatury (rys. 12.15) jest wynikiem przeciwstawnych zjawisk. Wydzielanie węgla z przesyconego roztworu stałego powoduje zmniejszanie objętości, a przemiana austenitu szczątkowego w martenzyt powoduje przyrost objętości.

Rys. 12.15. Zmiany wymiarowe stali podczas odpuszczania