евтектоїдних перетворення
Евтектоїдних називається перетворення твердої фази в дві нові тверді фази. Типовим прикладом такого перетворення є розпад твердого розчину вуглецю в залозі з ГЦК гратами (аустеніту) на ферит (твердий розчин вуглецю в залозі з ОЦК гратами) і цементит (хімічна сполука Fe3 C). У сплаві заліза з вуглецем, що містить 0,8% (по масі) вуглецю при температурах вище 727С термодинамічно стійким є аус
Малюнок 2 Ділянка діаграми Fe-Fe3 C
ит, а при менших температурах суміш фериту і цементиту.
При охолодженні сплаву, що містить 0,8% С, з температур перевищують 727 ° С відбувається розпад аустеніту на ферит і цементит. Розпад формально нагадує перетворення рідини в дві тверді фази - евтектичну перетворення. Тому такий розпад називають Евтектоїдних. Слід мати на увазі, що хімічний склад аустеніту і утворюються нові фаз - фериту і цементиту істотно розрізняються. Тому суттєву роль у перетворенні матимуть дифузійні процеси.
Для більш глибокого розуміння формування структуру побудуємо діаграму ізотермічного розпаду - графічну залежність між кількістю фаз, часом і температурою матеріалу.
Мал. Діаграма ізотермічного розпаду евтектоїдного сплаву Fe-Fe3 C.
При охолодженні сплаву з області аустеніту строго до 727 ° С аустеніт знаходиться в термодинамічній рівновазі з ферритом і цементитом. Тому, перетворення аустеніту в ферито-цементітную суміш статися не може. Якщо сплав різко переохолодити до температуриt1 (помістивши досить тонкий зразок в соляну ванну з температуройt1), то через деякий время1 почнеться перетворення аустеніту в ферит і цементит, а через время2 перетворення закінчиться. У міру збільшення переохолодження час необхідне для початку перетворення скорочується, оскільки збільшується різниця в рівнях вільної енергії фаз. Однак при досить великому переохолодженні час необхідне для початку і завершення перетворення знову зростає. Це пов'язано з тим, що при великих ступенях переохолодження знижується швидкість дифузійних процесів.
Діаграма ізотермічного розпаду зручна також тим, що нахил залежності «температура - час» представляє собою швидкість охолодження. Розглянемо особливості формування структури при різних швидкостях охолодження.
При охолодженні сплаву з малими швидкостями перетин діаграми ізотермічного охолодження з лінією зміни температури спостерігається при високій температурі. Отже, через малому ступені переохолодження аустеніту в ньому утворюється мала кількість зародків нових фаз фериту і цементиту. Оскільки хімічний склад вихідної фази і утворюються з нього нових фаз істотно розрізняється, то для перетворення необхідно диффузионное переміщення атомів. Найактивніше дифузія розвивається по межах зерен, тому зародки фериту і цементиту утворюються на кордонах зерен аустеніту. Після формування частинок фериту і цементиту з'являються нові кордони розділу «феррит - аустеніт» і «цементит - аустеніт». за
знову утворився кордонів триває дифузія відпо
В результаті цього процесу аустенит перетворюється в пластинчасту суміш фериту і цементиту.
При повільному охолодженні стали з області аустеніту - відпалі стали (проводиться шляхом охолодження разом з піччю), перетворення починається при малому переохолодженні (див. Рис). Оскільки термодинамічна рушійна сила процесу не велика, то зародки фериту і цементиту виходять великими. В результаті формується грубопластінчатая суміш фериту і цементиту з сумарною товщиною пластин фериту і цементиту 1 мкм. Таку суміш прийнято називати перлитом (від французького словаpearlite- різнокольоровий, райдужний). При травленні полірованого шліфа канавки на кордонах розділу «ферріт- цементит» утворюють дифракційну решітку. Тому при дослідженні структури методом оптичної мікроскопії перліт виглядає як різнобарвне пляма.
При збільшенні швидкості охолодження аустеніту - охолодженні на повітрі (охолодження з області аустеніту на повітрі називають нормалізацією) перетворення починається при більшому переохолодженні, тому зародки фериту і цементиту мають менші розміри. Сумарна товщина пластин фериту і цементиту становить 0,25-03 мкм. Таку суміш називають сорбітом.
Подальше збільшення швидкості охолодження, охолодження з області аустеніту в маслі (таку обробку називають одинарної обробкою) призводить до формування троостита - ферито-цементитной суміші з сумарною товщиною пластин фериту і цементиту 0,1-0,15 мкм.
Мал. Залежність твердості стали (HB) від логарифма швидкості охолодження.