Термическая обработка сталей

21 ные зародыши могут образовываться лишь при нагреве до температур, при которых аустенит является более устойчивой фазой, чем смесь феррита и цементита. В соответствии с диаграммой состояния Fe – Fe 3 C это возможно лишь при нагреве перлита выше равновесной температуры фазового превра- щения перлита в аустенит, определяемой критической точкой А С 1 = 727 °C. Центры кристаллизации аустенита возникают в кристаллах феррита в тех участках, где они обогащены атомами углерода, как правило, на границах зерен феррита, примыкающих к кристаллам цементита. Появившиеся заро- дыши аустенита с увеличением времени изотермической выдержки растут. Движущей силой процесса является выигрыш свободной энергии си- стемы, связанный с одной стороны с перестройкой решетки феррита в ау- стенит и растворением цементита в аустените, а с другой стороны повы- шением поверхностной энергии, обусловленным появлением новых границ раздела. После полного превращения перлита в аустенит необходимо дополни- тельное время для выравнивания концентрации углерода в различных обла- стях кристаллов. С повышением температуры скорость выравнивания состава из-за диффузии возрастает, и длительность гомогенизации сплава сокращает- ся. В целом, весь процесс превращения перлита в аустенит можно разбить на три этапа (рисунок 10): • образование аустенита во всем объеме; • растворение в нем пластинок цементита; • последующая гомогенизация аустенита. Однофазная аустенитная структура в результате описанного процесса пре- вращения перлита в аустенит наблюда- ется только в сталях эвтектоидного со- става. В доэвтектоидных сталях после превращения перлита в аустенит оста- ется избыточная фаза – феррит, в заэв- тектоидных – цементит. Для их превра- щения в аустенит доэвтектоидные стали необходимо нагреть до температуры выше Ас 3 , а заэвтектоидные – Ас m . Рис. 10 – Диаграмма изотермического превращения перлита в аустенит: 1 – начало превращения перлита в аусте- нит; 2 – конец превращения перлита в аустенит; 3 – конец растворения це- ментита в аустените; 4 – конец гомоге- низации аустенита.