62077 IMG8 109 (2)

108

5. Układ źelazo-węgicl

temperatury można przyjąć za charakterystyczne dla przeważającej liczby gatunki stali.

Nazwę przemiana eutektoidalna rozciąga się na przemiany bardzo zbliżone warunków równowagi, tzn. do niewielkiego przechłodzenia obniżającego tempj] turę przemiany do 700 ~ 680°C.

Przemianę zachodzącą w zakresie temperatur rosnącej szybkości przetnij (rys. 5.10) poniżej ok. 680°C określa się nazwą perlitycznej. Ma ona charafcj typowej przemiany dyfuzyjnej, przebiegającej przez stadia zarodkowania i wzroj ziarn produktów przemiany. Jej produkty o dyspersji powiększającej się z obni; niem temperatury, tzw. perlit drobny, są płytkową mieszaniną ferrytu i cement Podczas przemiany perlitycznej lokalne koncentracje atomów węgla w roztwo (austenicie) doprowadzają do zarodkowania płytek cementytu. Rozrastają się o, wskutek dyfuzji atomów węgla z otaczającej austenitycznej osnowy. Dzięki tem[ osnowa z obu stron płytki ubożeje w węgiel, wobec czego z obu stron płytki moj nastąpić bezpośrednia przemiana austenitu w ferryt. Uprzywilejowanym miejsej zarodkowania perlitu są granice ziarn pierwotnego austenitu. W ten sposób powstajj płytkowa struktura perlityczna w postaci równoosiowych ziarn. Czynnikiem kontroj lującym szybkość przemiany jest proces dyfuzji węgla, a fazą kierującą przemiaJ jest cementyt.

Przemiana zachodząca w zakresie temperatur malejącej szybkości przemian (rys. 5.10) nosi nazwę bainitycznej. Jest w zasadzie przemianą dyfuzyjną, a] przejawiającą pewne cechy przemiany bezdyfuzyjnej i to tym wyraźniej, im w niższa temperaturze odbywa się. Mianowicie, zwolniona dyfuzja nie zapewnia całkowitego wydzielenia się węgla z ferrytu oraz hamuje przemianę przed całkowitym jej zakończeniem. Jej produkt, tzw. bainit, jest bardzo drobnodyspersyjną mieszaniom płytkową ferrytu częściowo przesyconego węglem i węglików. Ponadto w struktura pozostaje 2 -r 3% nie przemienionego, tzw. szczątkowego austenitu, trwałego w temperaturze otoczenia. Wymienione charakterystyczne cechy struktury produkj tów przemiany zaznaczają się tym wyraźniej, im w niższej temperaturze przemian-zachodziła.

Mechanizm przemiany bainitycznej nie został dotychczas definitywnie wyjaśniaj ny. Prawdopodobnie następuje najpierw zarodkowanie i wzrost ziarn ferrytu, dzid dyfuzji atomów żelaza z otaczającego austenitu, a potem wydzielają się węgliki l w tym przypadku uprzywilejowanym miejscem zarodkowania bainitu są graniu ziarn pierwotnego austenitu. W ten sposób tworzy się dwufazowa mieszanina ferrytu i węglików w postaci płytek lub igieł bainitu. Czynnikiem kontrolującym szybkość) przemiany jest proces dyfuzji żelaza, a fazą kierującą przemiany jest ferryt.

W zakresie temperatur 550 -r 400°C powstaje tzw. bainit górny (pierzasty, o postrzępionych krawędziach igieł) stanowiący mieszaninę cząstek cementytu w osnowie ferrytycznej.

W zakresie temperatur 400 -r 250°C powstaje tzw. bainit dolny (iglasty, o ostro zarysowanych krawędziach igieł) stanowiący mieszaninę cząstek o większej dyspersji węglika e w osnowie ferrytycznej.

5.4. Przemiany w okładzie Fe-Fe,C    109

Przy dostatecznie dużej szybkości chłodzenia (dużym przechłodzeniu) poniżej 300 -r 250°C pojawia się tzw. przemiana martenzytyczna. Jest to przemiana o charakterze bezdyfuzyjnym, obejmująca szybką przemianę alotropową Fey-»Fe'a oraz równie szybki proces przebudowy mikrostruktury, polegający na skoordynowanych ugięciach płaszczyzn sieciowych. Duża szybkość przemiany sprawia, iż skład chemiczny produktu jest taki sam jak skład chemiczny fazy macierzystej. Cała ilość węgla rozpuszczonego w austenicie po przemianie pozostaje rozpuszczona w ferrycie, przemiana nie przebiega całkowicie, toteż w mikrostrukturze stali obok produktu - martenzytu - pozostaje zawsze kilka procent austenitu szczątkowego o dużej trwałości w temperaturze otoczenia. Martenzyt definiuje się jako przesycony roztwór stały węgla w Fe a.

Przemiany dyfuzyjne, tj. perlityczna i bainityczna, mogą odbywać się w warunkach izotermicznych (w stałej temperaturze) jak i w warunkach chłodzenia ciągłego. Te różnice warunków przemian nie wywołują istotnych różnic w ich mechanizmie i kinetyce, jak i w strukturze ich produktów. Z obniżeniem temperatury przemiany dyfuzyjnej powiększa się twardość produktów przemiany. Jest to rezultat rosnącej z przechłodzeniem dyspersji wydzieleń twardej fazy (cementytu) w perlicie drobnym lub bainicie.

Przemiana bezdyfuzyjna, tj. martenzytyczna, może się odbywać tylko w warunkach ciągłego chłodzenia, w zakresie temperatury charakterystycznym dla danej stali. Wywołanie przemiany martenzytycznej wymaga chłodzenia z szybkością większą od krytycznej, również charakterystycznej dla danej stali. Przerwanie chłodzenia w zakresie temperatur przemiany zatrzymuje ją natychmiast. Taki przystanek temperatury powoduje tzw. stabilizację austenitu, tym silniejszą, im wyższa jest temperatura i dłuższy czas przystanku. Stabilizacja objawia się wznowieniem przemiany z opóźnieniem w stosunku do momentu wznowienia chłodzenia oraz powiększeniem ilości austenitu szczątkowego, w porównaniu ze stalą podlegającą przemianie bez przystanku. Wyjątkowo duża twardość i kruchość martenzytu jest wynikiem naprężeń własnych struktury spowodowanych przesyceniem roztworu stałego i odkształceniami sieci podczas przemiany. Twardość produktu przemiany martenzytycznej praktycznie nie zależy od warunków jej przebiegu, lecz od zawartości węgla w stali.