Превращение мартенсита и Аост при нагреве (отпуск стали)

Отпуск – нагрев закалённой стали до температуры А_С1 с последующей выдержкой и охлаждением с заданной скоростью.

Мартенсит является структурой закалённой стали. Т.к. он пересыщен углеродом, он является неравновесной структурой, и при нагреве переходит в феррито-цементитную структуру.

Если в приборе, позволяющем фиксировать длину образца при нагреве, отожжённый образец, имеющий равновесную структуру, то самописец прибора будет фиксировать на диаграммной ленте прямую линию (Линия 1), т.к. никаких превращений в отожжённой стали при нагреве до температуры А_С1 не происходит.

Дилатометр – прибор, показывающий изменение длины образца при нагреве.

Если в камере дилатометра расположить закалённый образец, то до температур нагрева: 80°…100°, никаких изменений длины образца нет.

· Начиная с температуры 100° и до 200° происходит сокращение длины образца (кривая 2) – это «первое превращение при отпуске». В процессе первого превращения происходит переход тетрагональной кристаллической решётки мартенсита в почти кубическую, но с/а ещё ≠ 1. Тетрагональность снижается за счёт выделения углерода из кристаллической решётки. Но в чистом виде углерод не может выделиться, он выделяется в виде метастабильного карбида Fe₂C, когерентно (имеющий общую поверхность раздела, связанного с матричным твёрдым раствором). Такой мартенсит называют отпущенный.

· В результате первого превращения при отпуске получается отпущенный мартенсит, являющийся гетерогенной смесью пересыщенного α-твёрдого раствора и ещё не обособившихся частиц карбида. Нагрев выше 200° приводит к увеличению длины образца. В этом интервале температур аустенит остаточный превращается в отпущенный мартенсит; это «второе превращение при отпуске». К концу второго превращения (≈300°) мартенсит отпущенный ещё содержит некоторое количество углерода, но обозначенное на кривой снижение длины образца свидетельствует о полном выделении углерода из α-твёрдого раствора и снятие внутренних напряжений – это «третье превращение при отпуске».

· При третьем превращении происходит ряд изменений, приводящих к снятию внутренних напряжений и карбидным превращениям: метастабильный карбид переходит в стабильный: Fe₂C→Fe₃C и наступает срыв когерентности. При 400° третье превращение заканчивается и происходит коагуляция феррито-цементитной смеси. Структура закалённой стали после нагрева до температур 350°…400° представлена трооститом, а при нагреве до температур 500°…550° - сорбитом. Только в отличие от троостита и сорбита, полученных при непрерывном распаде аустенита и имеющих пластинчатое строение, троостит и сорбит отпуска имеют зернистое строение.