Модели и характеристики прерывистого превращения аустенита в железоуглеродистых сплавах
С. В. Бобырь$^{1}$, В. И. Большаков$^{2}$
$^1$Институт чёрной металлургии им. З.И. Некрасова НАН Украины, пл. Акад. Стародубова, 1, 49050 Днепропетровск, Украина
$^2$Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, ул. Чернышевского, 24а, 49600 Днепр, Украина
Получена: 04.08.2014. Скачать: PDF
Анализ значительного количества работ, посвящённых прерывистому превращению аустенита, позволяет определить основные характеристики такого превращения. Формирующаяся при прерывистом распаде аустенита пластинчатая структура (перлит) является термодинамически неустойчивой, так как имеет очень большую протяжённость межфазных границ. Перлит образуется в виде отдельных колоний, т.е. областей, в которых пластины $\alpha$-железа и цементита приблизительно параллельны и в которых межпластинчатое расстояние $(S_0)$ зависит отскорости охлаждения. Зенер предложил соотношение между межпластинчатым расстоянием и величиной переохлаждения стали $S_0 \varpropto \Delta T^{-1} $. Экспериментальные результаты показывают, однако, что измеренные значения межпластинчатого расстояния перлита значительно больше тех значений, которые даёт модель Зенера. Авторами найдена температурная зависимость межпластинчатого расстояния перлита от величины переохлаждения сплава в виде $S_0 \varpropto (D/\Delta T)^{1/2}$, соответствующая экспериментальным данным. Важной кинетической характеристикой процесса превращения аустенита является скорость роста перлита $v$. Величина скорости роста была получена Мейлом в виде $v = KS_0^{-1}$. В последующих работах учёными найдены различные решения уравнения диффузии углерода в аустените, позволяющие определить величину коэффициента $K$ и учесть влияние дополнительных факторов — структурных напряжений (Б. Я. Любов), количества неметаллических включений (В. Е. Ольшанецкий), что повышает точность расчётов. Разрабатываемая авторами диффузионная модель прерывистого превращения аустенита позволила объяснить образование перлита и бейнита в железоуглеродистых сплавах в одном и том же интервале температур. Теоретически найдена зависимость скорости роста $\alpha$-фазы от величины переохлаждения стали в виде $v \varpropto \Delta T \exp({-Q/(2RT)})$.
Ключевые слова: диффузионная модель, превращение аустенита, межпластинчатое расстояние, скорость роста перлита, бейнит.
PACS: 05.70.Ce, 05.70.Ln, 64.60.Ej, 64.70.kd, 64.75.Op, 66.30.J-, 81.10.Jt
Citation: S. V. Bobyr and V. I. Bol’shakov, Models and Characteristics of Discontinuous Transformation of Austenite in Iron–Carbon Alloys, Usp. Fiz. Met., 15, No. 3: 145—172 (2014) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.15.03.145