Механизм образования аустенита из перлита

Образование аустенита из перлита в эвтектоидной стали; из перлита и феррита в доэвтектоидной; из перлита и карбидов в заэвтектоидной – типичный кристаллизационный процесс, подчиняющийся основным законам кристаллизации. Основной движущий силой процесса является стремление стали снизить запас своей свободной энергии.

Процесс состоит из зарождения центров кристаллизации аустенита и постепенного роста кристаллов вокруг этих центров.

*Первые участки аустенита появляются на границах зернышек цементита в феррите,

а в дальнейшем (2) участки аустенита увеличиваются. Это объясняется тем, что в пограничных областях между частицами цементита и ферритной основы сосредотачивается большое количество дислокаций, вакансий, атомов примесей и других несовершенств строения решетки. Кроме того, есть избыток свободной поверхностной энергии. Все это, наряду с близостью цементита, создает благоприятные условия для диффузии «С» и образования аустенита. Образовавшийся аустенит содержит около 0,8%С.

Скорость образования аустенита при заданной температуре нагрева стали зависит от 2х факторов: 1 – от разности свободной энергии зарождающегося аустенита и исходной структуры стали; 2 – от скорости диффузии атомов «С», необходимых для образования аустенита.

Повышение температуры резко увеличивает оба эти фактора и скорость образования аустенита. Образование аустенита при непрерывном нагреве происходит следующим образом:

Превращение перлита в аустенит протекает в некотором интервале температур.

1. Чем больше скорость нагрева, тем выше температуры, при которых протекает превращение перлита в аустенит, растворение карбидов и выравнивание неоднородности аустенита.

2. Чем больше скорость нагрева, тем быстрее протекает превращение перлита в аустенит.

Скорость образования центров кристаллизации аустенита зависит от измельченности частиц цементита в перлите и от формы этих частиц. В тонко пластинчатом перлите возникновение центров кристаллизации аустенита идет гораздо быстрее, чем в крупнопластинчатом.

При непрерывном нагреве даже небольшое превышение т. Ас₁ (727 ºС вызывает возникновение в мелкопластинчатом перлите большого числа центров кристаллизации аустенита. В зернистом перлите, где поверхность частиц цементита относительно меньше, чем в пластинчатом одинаковой измельченности, процесс возникновения центров кристаллизации аустенита идет медленнее.

Образование аустенита в изотермических условиях, как и всякий типичный кристаллизационный процесс, сначала идет с возрастающей скоростью, затем скорость становится постоянной, и, наконец, уменьшается, постепенно затухая.

При повышении температуры изотермической выдержки скорость образования аустенита резко возрастает.

После окончания процесса аустенит получается неоднородным, т.е. концентрация «С» в различных его участках оказывается неодинаковой. В местах, где располагался цементит, содержание «С» в аустените будет больше, чем в местах, где находится феррит. Для выравнивания состава аустенита по всему объему требуется добавочное время.