книги / Проблемы науки о материалах и развитие высоких технологий в России

Таблица 3

Строение и свойства неравновесных структур сплавов железо–углерод

Определение и строение

Свойства

Примечания

Мартенсит

Структура закаленной стали.

Твердость зависит от со-

Структура закаленной стали

Пресыщенный

твердый раствор

держания углерода и дисперсно-

включает не только мартенсит,

углерода и

других

элементов

сти карбидных включений. Мак-

но и остаточный аустенит. Замет-

в α-железе образуется в результа-

симальная твердость HRC 60–65.

ное количество остаточного ау-

те бездиффузионного полиморф-

Отличается малой пластичностью

стенита после закалки получается

ного превращения

аустенита.

и вязкостью. Ферромагнитен. Ко-

не только в легированной, но

Кристаллическая решетка – тет-

эффициент термического расши-

и в простой углеродистой стали,

рагональная (при малом содержа-

рения мартенсита в 1,5 раза

содержащей всего 0,2 % углеро-

нии в растворе углерода или азота

меньше, чем аустенита (порядка

да. Остаточный аустенит оказы-

приближается к объемно-центри-

12·10–6, а аустенита – 18·10–6 для

вает в основном отрицательное

рованной кубической). Содержа-

углеродистой стали с 0,1% С).

влияние на свойства стали

ние углерода в мартенсите равно

Электросопротивление мартенси-

исходному в аустените. Структу-

та примерно равно электросо-

ра мартенсита имеет

игольчатое

противлению аустенита и значи-

строение

тельно больше, чем у перлита.

Мартенсит имеет бóльшую коэр-

цитивную силу и меньшую маг-

нитную проницаемость, чем пер-

лит

23

Продолжение табл. 3

Определение и строение

Свойства

Примечания

Бейнит (игольчатый троостит)

Дисперсная смесь феррита

Твердость зависит от со-

Структура нижнего бейнита

и цементита, получающаяся в ре-

держания в нем углерода: при

при очень малом количестве ос-

зультате распада аустенита в ус-

0,8 % углерода твердость HRC

таточного аустенита, имея не-

ловиях большого переохлаждения

верхнего бейнита 40–45, а нижне-

сколько меньшие значения пре-

(обычно в пределах 450–200 °С)

го бейнита – 55. Обладает хоро-

дела текучести и предела прочно-

и имеющая игольчатый или пери-

шими механическими свойства-

сти, обладает более высокими

стый вид.

ми. Нижний бейнит отличается

характеристиками пластичности

Игольчатый троостит, обра-

высокой износостойкостью

и вязкости, чем структуры, полу-

зующийся в верхней зоне проме-

ченные после закалки на мартен-

жуточного превращения аустени-

сит и отпуска, особенно при низ-

та, называется бейнит верхний

ких температурах.

(Бв), а образующийся в нижней

Поэтому нижний игольча-

зоне – бейнит нижний (Бн)

тый троостит в количестве 90–

100 % не только допустим, но для

изделий, применяющихся в низ-

коотпущенном состоянии, может

обеспечить одно из лучших соче-

таний характеристик прочности,

пластичности и вязкости

25

Определение и строение

Свойства

Примечания

Отпущенный мартенсит

Продукт распада мартенсита

Твердость высокая (HRC до

Используется

в

деталях,

при низких температурах (для уг-

60–65) и определяется содержа-

в которых требуется

высокая

леродистой стали – ниже 300 °С),

нием в нем углерода и дисперс-

прочность и износостойкость, на-

представляющий

собой гетеро-

ностью карбидных

включений.

пример, в шарико- и роликопод-

генную смесь

неоднородного

Отличается высокими пределами

шипниках. Ввиду высокой твер-

низкоуглеродистого мартенсита и

прочности и текучести (т.е. высо-

дости в них не должно быть

мельчайших частиц неравновес-

ким сопротивлением

пластиче-

концентраторов напряжений, не-

ного карбида ε = Fe2C.

ской деформации), которые опре-

металлических включений и кар-

деляются главным образом со-

бидной ликвации, которые резко

держанием углерода в мартенсите

снижают долговечность подшип-

и относительно мало изменяются

ников и вызывают их выкро-

при легировании стали. Сопро-

шивание. Для деталей машин,

тивление мартенсита малым де-

подвергаемых сильному

износу,

формациям относительно невели-

ударам и действию высоких пере-

ко. Сопротивление отрыву мар-

менных напряжений, на поверх-

тенсита, как и феррита, сильно

ности необходимо иметь структу-

зависит от дисперсности структу-

ру мартенсита с твердостью HRC

ры. С увеличением размера игл

58–62 и выше, а в сердцевине –

мартенсита сопротивление отры-

сорбит, который

обеспечивает

ву резко снижается, а с увеличе-

необходимую вязкость и твер-

нием дисперсности мартенситной

дость, равную HRC 30 и выше.

Определение и строение

Свойства

Примечания

структуры – возрастает. Леги-

Наличие

остаточного

аустенита

рующие элементы, как правило,

в поверхностном слое этих дета-

повышают устойчивость мартен-

лей и особенно почти сплошных

сита против отпуска

его полей не допускается, так как

снижается

предел

выносливости

деталей

Троостит отпуска

Высокодисперсная механи-

Отличается высокими твер-

Используется

для

деталей,

ческая смесь феррита и сферои-

достью (HRC 40–45) и пределами

от которых

требуются

высокие

дальных частичек цементита. Он

упругости, прочности и выносли-

пределы

прочности, упругости

является продуктом распада мар-

вости

и выносливости. Кроме того,

тенсита при относительно невы-

сталь со

структурой

троостита

соких температурах отпуска (для

отпуска имеет улучшенную со-

углеродистой стали 350–400 °С)

противляемость действию удар-

ной нагрузки (пружины, рессо-

ры). Наличие в структуре пружин

остаточного

аустенита

отрица-

тельно влияет на их эксплуатаци-

онные свойства, так как снижает

предел прочности, упругие свой-

ства и число перегибов