Здіксіз суыту кезіндегі көміртекті болаттар құрылымының өзгеруі

Көміртекті болаттарды үздіксіз суыту кезінде (жасыту, біртектілендіру, шынықтыру) болатын құрылымдық өзгеріс пен күйтүрлік түрленудің кинетикасын түсіндіру үшін, іс жүргізуде “температура – уақыт” координаталарындағы изотермиялық (температура тұрақты) аустениттің ыдырау кестесызбасы қолданылады және эвтектоидты түрлену температурасынан төмен суытқандағы суыту дәрежесінен изотермиялық ыдырау тәуелділігін көрсетеді. Яғни болаттың суыту жылдамдығына байланысты (V_суыту). 5.4-суретте болаттағы аустениттің изотермиялық ыдырау кестесызбасы көрсетілген.

Бұл суретте ав қисығы ыдыраудың аяқталуына, cd қисығы аустениттің 2% ыдырауына қатысты. Қисықта қатты суытудың әр түрлі дәрежесінде пайда болатын болат құрылымдары және соларға сәйкес келетін Бринель бойынша қаттылықтың көрсеткіштері келтірілген көлденең тік сызықты М_н мартенситтік түрленудің басталу температурасына 230⁰С сәйкес келеді. Пешпен бірге жай суыту кезіндегі көміртекті болат құрылымының өзгеруі (V₁) темір-көміртек күй кестесызбасына сәйкес жүреді. Жасыту кезінде эвтектоидты күйдегі (0.8%C) аустениттің ыдырауы нәтижесінде, феррит пен цементиттің жалпақ табақша беттерінің қалыңдықтары тұрақты 7,3:1 қатынаста болады. Жалпақ табақша беттерінің абсолютті қалыңдықтары аустениттің ыдырау температурасына тәуелді. Суыту жылдамдығының өсуімен аустенит ыдырауының басталу температурасы төмендейді. Сондықтан суыту жылдамдығының өсуі перлиттегі феррит пен цементиттің жалпақ табақша беттерінің қалыңдығының төмендеуіне әкеліп соғады. Әдетте жалпақ табақша беттер орташа қалыңдықта болса, феррит пен цементиттің эвтектоидтық қоспасын сорбит (V₂), ал аз қалыңдықты болса тросит (V₃) деп атуға болады. Бірақ бір құрылымнан келесі құрылымға өту шекарасын көрсетуге болмайды, өйткені қалыңдығы үздіксіз өзгереді. Болаттың қаттылығы мен беріктігі эвтектоидты қоспадағы жалпақ табақша беттердің аралық арақашықтығының өлшеміне кері пропорционал.

5.4-сурет. Болат аустенитінің изометриялық ыдырау кестесызбаы

Суыту жылдамдығы жоғарылаған сайын (∆Т=223 ⁰C V₄ эвтектоидтық болаттар үшін) түрлену сипаттамасы да өзгереді. Аустениттің ыдырауы нәтижесінде ине тәрізді троосит немесе бейнит деп аталатын аралық құрылым түзіледі. Бейнит те феррит пен цементиттің қоспасы. Бірақ бейниттің қаттылығы трооситке қарағанда неғұрлым жоғары. Микроскоппен қарағанда бейнит түйіршіктері қара түсті жіңішке ине түрінде көрінеді. Әдетте пішіні және феррит пен цементиттің құрамындағы бөлшектердің ұсақтығына байланысты жоғары және төменгі бейнит болып бөлінеді. Жоғары бейнитте цементит оқшауланған жіңішке бөлшек түрінде (перлиттегі сияқты, тілімшелер түрінде емес), төменгіде – неғұрлым жіңішке және бастапқы аустениттің октаэдрлық жазықтығын жағалай бағытталады. Шынықтырған кезде суытуды үлкен жылдамдықпен өткізгенде V<<V_ау эвтектоидты болаттар жеткілікті жоғары салқындату дәржесін қамтамасыз етіп, көміртекті болаттарды мартенситті түрлену өтеді, осының нәтижесінде түзілген бастапқы аустенит құрамын өзгертпей жаңа күйтүрге – мартенситке түрленеді.

Мартенсит - темірдегі көміртек атомдарының қаныққан ену қатты ерітіндісі. 5.5 – суретте мартенситтің кристалдық торы көрсетілген.

Мартенсит басқаларға қарағанда өте жақсы құрылымдық табиғатқа ие және ол ферритті –цементитті қоспа сияқты емес басқаша құралады. Аустениті – мартенситтік түрленудің сипаттауыш ерекшелігі: түрлену кезінде араласу болмайды. Қайта суыту үлкен болған кезде қатты ерітіндіден цементит түйірлері түрінде көміртек перлит, сорбит, троосит түзілгенде өтетіндей бөлініп шыққанға үлгермейді.

5.5-сурет. Мартенситтің кристалдық торы

γ – темір торы α –темір торына қайта құралады. Көміртек α-темір торының ішінде қалады, оның нәтижесінде α-темірде көміртектің орын басу қатты ерітіндісі түзіледі. α-темердің көміртекпен орын ауыстыруды көлемге келтірілген текшелі тордың тетроганольды торға өзгеруіне әкеледі, оның элементарлық ұяшығы тік бұрышты параллелепипед болады (5.5-сурет). Енгізу қатты ерітінділерінің сипатына немесе негіздің ортасы (а бағыты), немесе созылған қабырғалардың ортасына (с бағыты) байланысты көміртегінің атомдары аралықтарына орналасады.

Тетроганальдық дәрежесі с/а осінің қатынасымен сипатталады, қатты ерітінді көміртегінің мөлшері өскен сайын жоғарылайды, 1,7 пайыз көміртігінен 1,08ге дейін өседі. Мартенситті айналуларының сипаттамасында мартенсит айналуының соңғы температурасы болса да, мартенситтің толық түзілуі болмайды. Аустенит мартенситке толық айналмай қалып қояды және оны қалдықтық аустенит деп атайды. (А_қал).