В легированных сталях перлитное превращение состоит из собственно полиморфного г. ц. k.-vo. ц. к. перехода, диффузионного перераспределения углерода и легирующих элементов, в результате чего образуются специальные карбиды и феррито-цементитная смесь (перлит).
От того, какие легирующие элементы и в каком количестве находятся в исходном ^-твердом растворе, зависит скорость отдельных звеньев перлитного превращения, а следовательно, и кинетика его в целом.
Полиморфный у^сс-переход в железе при малом переохлаждении аустенита (в районе температур I ступени) происходит путем неупорядоченного смещения атомов в отличие от мартеиситного (при большем переохлаждении), носящего сдвиговый упорядоченный характер. Легирование существенно влияет на скорость этого превращения: оно сильно замедляется в случае одновременного легирования железа хромом и никелем и в еще большей степени при дополнительном введении молибдена.
По данным Р. И. Энтина, замедление у-хя-перехода под влиянием легирования обусловлено повышением энергии активации процесса самодиффузии железа и, следовательно, усилением межатомного взаимодействия в легированном у-твердом растворе.
Карбидообразование при перлитном превращении в стали является следствием перераспределения углерода и легирующих элементов между образующимися фазами: ферритом и карбидами. При наличии в составе стали кар- бидообразующих элементов могут возникать специальные карбиды, кроме цементита.
Специальные карбиды при наличии в составе растворенных сильных карбидообразующих элементов (ниобия, ванадия, хрома и др.) образуются в переохлажденном аустените до начала ¦у-мх-превращения; в избыточном феррите (в эвтектоидной и заэвтектоидной стали эта стадия отсутствует); в феррите эвтектоида (перлита). На каждой стадии получаются специальные карбиды, тип которых зависит от состава аустенита.
Если в состав стали входят карбидообразующие элементы IV и V групп V, Nb, Ti, Zr и при аустенитизации они переходят в твердый раствор, то на всех стадиях образуется карбид одного типа — MeC (VC, NbC, TiC, ZrC).
Схема распада аустенита и процесса карбидообразова – ния при перлитном превращении в сталях с ванадием, ниобием, титаном и цирконием имеет вид
Г — MeCl4 + г’
Апи + h
1__________________________ Ц J________ | ^
MeCp + ар. и РезС + а„.3 MeC3 + арз
Где у—переохлажденный исходный аустенит; MeCji — карбид, выделившийся в аустените; у’ — аустенит после выделения карбида; Ohjh— пересыщенный карбидообразу – ющим элементом и углеродом избыточный феррит; аР. и — равновесный избыточный феррит; MeC ф — карбид, выделившийся в избыточном феррите; — аустенит эвтектоид – ного состава; FesC — цементит эвтектоида (перлита); etna — пересыщенный феррит эвтектоида (перлита); аР. э—равновесный феррит эвтектоида; MeC3—карбид, выделившийся в феррите эвтектоида.
Образование карбида в переохлажденном аустените до начала ¦у-*-а-превращения (Me С а) объясняется уменьшением растворимости в аустените карбидообразующего элемента и углерода при понижении температуры.
Из схемы видно, что после полиморфного ¦y-va-nepexo – да образующийся феррит (как избыточный, так и эвтектоида) сначала пересыщен карбидообразу ющим элементом и углеродом, затем из него образуется карбид, после чего феррит по состоянию становится близким к равновесному; этот процесс длится несколько секунд.
Карбиды, выделившиеся на разных стадиях (MeС а.- MeC ф и MeC3), имеют разную форму и характер расположения (рис. 50). Карбиды, выделившиеся в переохлажденном аустените (рис. 50, а), располагаются по границам зерен аустенита (III на рисунке 50, а) и по дефектам кристаллического строения, например, дислокациям, дефектам упаковки и т. п. в объеме аустенитного зерна. Карбиды, выделившиеся в избыточном феррите (рис. 50, б), могут быть непрерывными и прерывистыми (I, п). Непрерывные выделения возникают внутри зерна феррита, а вблизи границы зерен может быть зона, свободная от выделений. Прерывистые или нитевидные выделения образуются от мигрировавшей внутрь аустенита границы феррит – ного зерна. Они возникают при превращениях, имеется
Рис. 50. Выделения карбида ванадия прн диффузионном Y-*а-превращении, Х20 000 (М. И. Гольд – штейн, Э. Л. Колосова, Г. Д. Cyc1 лопаров):
А — в переохлажденном аустените; б — в избыточном феррите; в — в феррите эвтектоида
Граница раздела между двумя фазами с большими углами разориентировки, когда скорость миграции границы соизмерима со скоростью диффузии элементов, входящих в состав нитевидного карбида. Из перечисленных элементов IV и V групп прерывистые выделения обнаружены при формировании карбида ванадия. Карбиды, образовавшиеся из феррита эвтектоида (рис. 50, в), располагаются между пластинами цементита.
Форма непрерывных выделений одного и того же карбида, возникших на первых этапах распада в аустените и феррите, разная и определяется ориентационным соотношением кристаллических решеток матрицы и карбида.
Карбиды типа AfeC образуются непосредственно из пересыщенного твердого раствора независимо от цементита при содержании в стали