Факторы, влияющие на устойчивость переохлажденного раствора.

 Устойчивость переохлажденного твердого раствора зависит от системы легирования, содержания легирующих элементов и структуры сплава перед закалкой.

Закалку с охлаждением на воздухе широко применяют к жаропрочным аустенитным стареющим сталям с интерметаллидным упрочнением, жаропрочным никелевым сплавам типа «нимоник», магниевым сплавам типа «электрон» и др.

Дисперсные включения интерметаллидов и других фаз, находящихся в сплаве при температуре закалки, могут уменьшить устойчивость переохлажденного раствора, инициируя его распад.

При гомогенизационном отжиге слитков, при нагревах под обработку давлением и закалку из твердого раствора, который пересыщается этими элементами при кристаллизации расплава, выделяются дисперсные алюминиды переходных металлов. Они служат затравками для выделения из раствора основных фаз при охлаждении сплава с температуры закалки, и критическая скорость охлаждения возрастает (прокаливаемость снижается). Температура закалки может оказаться ниже температуры начала рекристаллизации. Сплав с нерекристаллизованной, полигонизованной структурой обладает меньшей устойчивостью переохлажденного твердого раствора из-за облегченного зарождения избыточных фаз на дислокациях и субграницах.

При закалке в воде возникают большие остаточные напряжения и коробление изделий. Поэтому там, где это возможно, скорость охлаждения уменьшают, используя закалку в подогретой и кипящей воде. В последнее время для закалки алюминиевых сплавов стали применять в качестве более мягкой закалочной среды жидкий азот и специальные эмульсии. Некоторые жаропрочные аустенитные стали закаливают в масле.

ЗАКАЛКА С ПОЛИМОРФНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЕМ.

Закалка с полиморфным превращением — это термическая обработка металла или сплава, при которой главным процессом является мартенситное превращение высокотемпературной фазы. Поэтому такую термообработку обычно называют закалкой на мартенсит. Эта закалка в принципе применима к любым металлам и сплавам, в которых при охлаждении перестраивается кристаллическая решетка.

МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ- БЕЗДИФФУЗИОННЫЙ ПРОЦЕСС.

1. Мартенситное превращение протекает при быстром охлаждении углеродистой стали с температур выше А₁.(В воде)

2. Превращение аустенита в мартенсит при охлаждении начинается с определенной для каждой марки стали температуры М_Н или М_S. Температура начала мартенситного превращения не зависит от скорости охлаждения в очень широком диапазоне скоростей, в то время как температура начала перлитного превращения снижается С ростом скорости охлаждения. Мартенситное превращение невозможно подавить даже при самых больших достигнутых скоростях охлаждения в отличие от перлитного. Мартенситообразование происходит в определенном интервале температур между верхней мартенситной точкой М_Н и нижней мартенситной точкой, обозначаемой М_К, или М_F;

3. При температуре М_Н превращение только начинается, появляются первые кристаллы мартенсита. Чтобы мартенситное превращение развивалось, необходимо непрерывно охлаждать углеродистую сталь в мартенситном интервале Мн— М к.

4. В отличие от перлитного мартенситное превращение в углеродистой стали не имеет инкубационного периода.

5. Мартенсит образуется в форме пластин, растущих с громадной скоростью (порядка 1 км/с) при любых температурах, в том числе и ниже 0° С. После «мгновенного» образования мартенситная пластина не растет. Количество мартенсита при охлаждении ниже точки Мн увеличивается не вследствие подрастания уже образовавшихся пластин, а в результате «мгновенного» возникновения все новых и новых пластин

6. Между решетками кристаллов мартенсита и исходного аустенита имеется определенное ориентационное соотношение, закономерная ориентировка решетки мартенсита по отношению к решетке аустенита, в то время как при перлитном превращении решетки фаз, входящих в эвтектоидную смесь, могут быть и произвольно ориентированы по отношению к решетке исходного аустенитного зерна.

7. При мартенситном превращении в углеродистых сталях на плоской полированной поверхности образца образуется характерный рельеф, свидетельствующий об изменении формы превращенного объема аустенита. При перлитном превращении такой рельеф не возникает. Характерный рельеф на исходной плоской поверхности образца может служить главным внешним признаком мартенситного превращения в стали.