Не так давно мы рассматривали диаграмму железо-углерод и пытались разобраться во всех премудростях, которые она скрывает.
Мы выяснили, что на диаграмме состояния можно увидеть фазы и есть разные структуры. Если мы нагреваем железо-углеродистый сплав до некоторой температуры, то попадаем в определенную зону на диаграмме.
Если же мы будем охлаждать сплав, то он не просто остынет, а может изменить (и изменит) свою структуру.
Так, при охлаждении, самый обычный аустенит, может превратиться в маретнсит, бейнит, сорбит или тростит.
Превращение это происходит потому, что такова природа данного процесса. Иначе здесь не ответить. Правда при анализе кинематики и изучении динамики превращения структур описать это можно. Но это большая и сложная тема. Логика тут в том, что углерод, содержащийся в твердом растворе, начинает "пролезать" сквозь слои и не давать рационально кристаллизоваться структуре.
Нам необходимы знания о структурах и особенностях их появления, поскольку все приведенные выше структуры наделяют изделия или образцы специфическим набором механических и физических свойств. Это напрямую отражается на возможности использования данных материалов в быту или промышленности.
При охлаждении у нас есть только один параметр. Это скорость охлаждения. Единственная характеристика, которую мы способны изменить. Образование структур напрямую определяется скоростью охлаждения.
Так, если охлаждать сплав быстро, мы получим мартенсит из аустенита. Но это тема отдельной статьи. Поэтому вернемся к троститу, бейниту и сорбиту.
При медленном постоянном охлаждении аустенит превращается в равновесные структуры — перлит, феррит и цементит.
При быстром охлаждении образуются неравновесные мелкозернистые ферритно-цементитные структуры — сорбит, троостит и бейнит.
Они различаются между собой механическими свойствами (твердостью) вследствие наличия в структуре разных по размерам и форме пластинок феррита и цементита. Твердость возрастает по мере снижения температуры их образования.
На сей счёт имеется отличная схемка.
На ней не хватает бейнита, но о нем чуть позже. Про перлит уже говорили в прошлый раз.
Остались сорбит и троостит. В какой-то степени, это недозакалка.
При самом медленном охлаждении мы получаем перлит. Дальше - сорбит.
Сорбит представляет высокодисперсную смесь феррита и цементита.
Механические свойства сорбита выше, чем у обычного перлита. Образуется в результате распада аустенита при температурах около 650 °С при охлаждении (сорбит закалки) или из мартенсита при отпуске (сорбит отпуска).
Троостит образуется при скорости охлаждения, более высокой, чем для сорбита.
Троостит тоже является высокодисперсным перлитом.
Образуется в результате распада аустенита при температурах ниже 600 °С. Превращение аустенита в троостит происходит диффузионным путём, тип образовавшегося троостита зависит от температуры превращения.
Троостит закалки образуется при распаде аустенита в интервале 400—450 °C, содержит пластинчатый цементит, в отличие от троостита отпуска, который образуется при отпуске при температурах 350—400 °C и содержит зернистый цементит.
Ещё мы отложили одну группу структур, которая называется Бейнит. Бейнит бывает верхний и нижний. Отличаются они тоже скоростями охлаждения.
Вообще, по всем этим вопросам полезно держать в голове вот такую вот схемку.
Видите, бейнит находится по скоростям охлаждения между троститом и маретнситом (по скорсотям охлаждения. Кстати говоря, правильно говорить и тростит, и троостит, и даже трустит.
Бейнит отличается пластичной формой роста. Пластины эти имеют игольчатую форму. От того также можно встретить упоминание об этой структуре, как об игольчатом троостите. Выделяют:
- Зернистый бейнит (верхний) - образуется при медленном охлаждении
- Игольчатый бейнит (нижний) - образуется при быстрой термомеханической обработке. Окружен карбидами.
На этом, пожалуй, и всё, что нужно знать про эти хитрые структуры для общего образования или сдачи зачёта.
