Термокинетическая диаграмма стали (на примере стали У8). Критическая скорость охлаждения. Закономерности формирования структуры стали при мартенситном превращении

При разработке технологии термической обработки изделий из углеродистых и легированных сталей необходимо иметь представление о температурных интервалах протекания фазовых превращений при непрерывном охлаждении и о проходящих при этом в стали структурных превращениях. Эти представления можно получить с помощью термокинетических диаграмм, представляющих собой диаграммы, построенные в координатах «температура — время», на которые наносятся реальные кривые охлаждения и обозначаются области перлитного, бейнитного и мартенситного превращений конкретного состава стали (рис 8.13).

Посмотрим на термокинетическую диаграмму распада переохлажденного аустенита стали У8.
С-образный пупок кривой - перлитное превращение. Если образуется перлит, то уже не будет никакой закалки с образованием мартенсита. Так вот, чтобы не попасть в этот перлитный распад, нужно до примерно 400.C охладить быстрее чем за одну секунду, даже сердцевину. Далее, до 230.C (начало мартенситного превращения) можно охлаждать за 100 секунд и никакого распада не пройдет. Даже нужно, поскольку углеродистые стали склонны хрупко трескаться при быстром протекании мартенситного превращения.
Скорость охлаждения должна быть выше критической скорости закалки, но как можно более медленная, в этом случае минимально количество дефектов, таких как поводки и закалочные трещины.

Эти диаграммы показывают, что при малых скоростях охлаждения в углеродистой стали возможен распад аустенита только с образованием ферритно-цементитной структуры различной степени дисперсности — перлита, сорбита, троостита. Промежуточного превращения в углеродистой стали не происходит. При высоких скоростях охлаждения (выше v_R) аустенит претерпевает только мартенситное превращение. В легированной стали присутствует помимо перлитной также бейнитная область, причем повышение скорости охлаждения способствует образованию бейнита. Бейнитное превращение не проходит до конца и в структуре стали после охлаждения будут присутствовать бейнит, мартенсит и остаточный аустенит. Для получения чисто мартенситной структуры охлаждение стали необходимо проводить со скоростью выше критической, при которой не протекают ни перлитное, ни бейнитное превращения.

Критическая скорость охлаждения (закалки) – это минимальная скорость охлаждения, при которой предотвращается диффузионный распад переохлажденного аустенита.