Файл: Садовский, В. Д. Структурная наследственность в стали.pdf

развитие аустенлтных участков в результате взаимо­ действия 'феррита с карбидами и диффузии углерода в аустените оказываются невозможными.

Если ограничиться .рассмотрением диффузии только углерода и ле принимать во внимание значительно медленнее протекающую диффузию легирующих эле­ ментов, а также предположить, что на границе с карби­ дом возник участок аустенита при некоторой темпера­ туре в пределах эвтектоидного интервала (см. рис. 75), то концентрации углерода, устанавливающиеся на .меж­ фазных границах аустенит — карбид и аустенит — фер­ рит, будут находиться в соотношении, обратном рас­ смотренному уже случаю для углеродистой стали. Тог­ да диффузия внутри аустенитного участка будет подво­ дить углерод к границе аустенита с карбидом и отво­ дить его от границы аустенита с ферритом; это автома­ тически влечет за собой передвижение первой и второй границ в сторону аустенита, т. е. исчезновение аустенит­ ного участка. Вполне понятно, что при некотором пере­ нагреве, например до температуры Т\, и в этом случае (легированной стали) восстанавливается благоприятная для роста аустенитных участков обстановка, аналогич­ ная углеродистой стали.

Однако зарождение и развитие аустенита возможно и при температурах, отвечающих звтектоидному интер­ валу. Рассмотрение устанавливающихся здесь погра­ ничных концентраций (см. рис. 75) приводит к следую­ щему выводу. Если в результате флуктуации состава и энергии возникает участок аустенита в пределах эвтек­ тоидного интервала, то его рост может и должен осу­ ществляться благодаря диффузии углерода внутри феррнтной фазы.

Таким образом, эта схема указывает на возможность особого механизма образования аустенита при нагреве легированных сталей, когда аустенит зарождается внут­ ри феррита и растет за счет диффузии углерода по фер­ риту— в пределах температур, отвечающих эвтектоидному интервалу. По мнению А. А. Попова, этот меха­ низм благоприятен для проявления ориентационной связи образующегося аустенита с ферритом, чем и объ­ ясняется восстановление зерна при 'медленном нагреве,

133

заданной скорости нагрева в начале критического ин­ тервала температур, дальнейшее очень медленное про­ хождение этого интервала способствует 'более полному развитию белых полей и, таким образом, препятствует восстановлению зерна исходной структуры — на это ука­ зывает косвенно и рис. 38.

Еще одно важное наблюдение также, по-ви­ димому, противоречит схеме А. А. Попова и, напротив, подчеркивает важное значение присутствия малых при­ месей и ,их распределения. На рис. 78 представлена микроструктура стали типа 37ХНЗТ, предварительно перегретой и закаленной, после относительно быстрого и медленного нагрева на 950°С; медленного нагрева на 850°С, закалки и нового нагрева на 950°С, но уже быст­ рого— со скоростью, соответствующей первому случаю. Оказывается, если сталь была нагрета один раз в усло­ виях восстановления зерна, то эффект восстановления наблюдается и при повторном нагреве в условиях, при которых для исходного перегретого и закаленного со­ стояния реализуется неупорядоченное образование ау­ стенита. Это трудно объяснить по схеме А. А. Попова. Еще сложнее согласовать с ней отмеченное выше влияние режима подсгужпваніія в аустенитной Области.

Предлагалось еще одно объяснение закономерно­ стей, касающихся влияния скорости нагрева на образо­ вание аустенита, в котором обращалось внимание на возможность рекристаллизации а-фазы (феррита) в процессе нагрева закаленной стали еще при субкрптнческих температурах. Если такая рекристаллизация действительно происходит, то, естественно, этим .исклю­ чается возможность восстановления исходного зерна.

•Понятно, что при скорости нагрева, измеряемой сот­ нями градусов в секунду, субкритическая рекристалли­ зация не успевает произойти и тогда имеется возмож­ ность восстановления исходного зерна. Замедление на­ грева обеспечивает возможность развития рекристалли­ зации и эффект восстановления зерна отсутствует. На первый взгляд, кажется, что при еще большем замедле­ нии нагрева более вероятно развитие рекристаллизации и также не должно наблюдаться восстановления зерна. Однако это противоречие снимается предположением

136

низму превращения а — у, в результате которого обра­ зование аустенита вновь осуществляется полностью ориентированным путем [103]. При небольшом -перена- греве, разность свободных энергии а- и 7-фаз -невелика и возможно только ориентированное образование у- фазы, так как работа образования меньше для ориенти­ рованных зародышей. При увеличении степени перена­ грева возрастает разность свободных энергий, участ­ вующих в превращении фаз и может быть обеспечена увеличенная работа образования произвольно ориенти­ рованных зародышей. Сказанное удовлетворительно объясняет обычно наблюдающуюся зависимость струк­ турного механизма процесса образования аустенита от скорости нагрева (см. также [22]).

Не раз возникала мысль (см. например, [1-04]), что белые поля являются -результатом -рекристаллизации аустенита в критическом интервале температур. При медленном нагреве, когда происходит восстановление зерна, рекристаллизация наступает обычно при темпе­ ратуре около 1000—1050°С (хотя нередко и ниже, как в рассмотренном на стр. 74 примере стали 50ХНЗТ). Можно предположить, что при ускоренном нагреве уве­ личивается степень дефектности кристаллической ре­ шетки аустенита и. тогда рекристаллизация попадает в критический интервал, в котором формируются белые поля. Нельзя не согласиться, что металлографическая картина возникновения и развития белых полей очень напоминает картину рекристаллизации.

В работе [311, два рисунка из которой воспроизведе­ ны выше (см. стр. 69, 70), было показано, что характер­ ные белые поля возникают в результате пластической де­ формации в критическом интервале температур, или в результате холодной пластической деформации и после­ дующего нагрева в критический интервал.

продвигается существенно дальше, чем в нерекристаллизованной матрице. Это согласуется с приведенными выше соображениями о роли мигрирующих высокоуг­ ловых границ в приближении к равновесному состоянию

140

h может 'рассматриваться как подтверждение связи бе­ лых полей с рекристаллизацией.

В работе [105] изложено исследование ориентации аустенитных зерен, возникающих в результате самопро­ извольной рекристаллизации восстановленных при мед­ ленном нагреве закаленных монокристаллов стали

ченных путем выдержки медленно нагретых образцов в критическом интервале (см. рис. 42) [1061

141