Понимание аустенита, мартенсита и перлита
2026-04-24
Аустенит:
Твердый раствор углерода и легирующих элементов, растворенных в γ-Fe, сохраняющий характеристики гранецентрированной кубической решетки γ-Fe. Данная структура обычно существует при высоких температурах; аустенит начинает разлагаться при 200–300°C. С повышением температуры нагрева зерна постепенно укрупняются. При заданной температуре, чем больше время выдержки, тем грубее зерна аустенита. Границы зерен относительно прямые, образуя правильные многоугольники; он немагнитен, обладает хорошей пластичностью, невысокой прочностью и определенной вязкостью; в закаленной стали остаточный аустенит распределяется в промежутках между иглами мартенсита.
Переохлажденный аустенит:
Аустенит, существующий ниже температуры A1, который является нестабильным и находится на грани превращения.
Феррит:
Твердый раствор углерода и легирующих элементов, растворенных в α-Fe, обладающий объемно-центрированной кубической решеткой и крайне низкой растворимостью углерода; Характеристики: Обладает хорошей вязкостью и пластичностью; имеет структуру светлых полигональных зерен; существует при высоких температурах свыше 1400°C, поэтому называется высокотемпературным ферритом или δ-твердым раствором и обозначается δ; в доэвтектоидной стали медленно охлажденный феррит выглядит как массивные зерна с относительно гладкими границами зерен. Когда содержание углерода приближается к эвтектоидному составу (содержание углерода 0,77%), феррит выделяется по границам зерен. (Эвтектоид: фазовое превращение, при котором из исходной фазы совместно выделяются две или более новых фазы.)
Мартенсит:
Пересыщенный твердый раствор углерода, растворенного в α-Fe, с объемно-центрированной тетрагональной структурой; распространенные морфологии мартенсита включают реечную и пластинчатую; морфология мартенсита главным образом зависит от температуры образования, которая, в свою очередь, зависит от содержания углерода и легирующих элементов в аустените; для углеродистой стали с увеличением содержания углерода количество реечного мартенсита относительно уменьшается, а количество пластинчатого мартенсита относительно увеличивается; характеристики: высокая прочность и высокая твердость; образуется при быстром охлаждении (закалке) аустенита, не является равновесной структурой и легко разлагается при нагреве до 80–200°C.
Реечный мартенсит:
Образуется в низко- и среднеуглеродистых сталях, а также нержавеющих сталях; состоит из пучков реек, расположенных параллельно. Пространственная форма уплощенная и удлиненная; одно зерно аустенита может превратиться в несколько реечных пучков (обычно от 3 до 5).
Пластинчатый мартенсит (игольчатый мартенсит):
Обычно встречается в высоко- и среднеуглеродистых сталях, а также в высоконикелевых Fe-Ni сплавах. Когда самые крупные пластины мартенсита слишком малы, чтобы их можно было разрешить с помощью оптического микроскопа, это называется скрытокристаллическим мартенситом. Мартенсит, получаемый при обычной закалке в производстве, как правило, является скрытокристаллическим мартенситом.
Отпущенный мартенсит:
Эта микроструктура образуется при низкотемпературном отпуске (150–250°C) и состоит из мартенсита с меньшей степенью пересыщения и очень мелких карбидов. Разложение мартенсита происходит между 80 и 200°C. При нагреве стали примерно до 80°C активность атомов внутри нее возрастает, и пересыщенный углерод в мартенсите начинает постепенно выделяться в виде карбидов. Степень пересыщения углеродом в мартенсите непрерывно снижается, таким образом формируется смешанная структура, состоящая из мартенсита с пониженной степенью пересыщения и очень мелких карбидов.
Цементит:
Соединение углерода и железа, Fe3C; Характеристики: Содержит 6,67% углерода, имеет сложную орторомбическую кристаллическую структуру; очень твердый, чрезвычайно хрупкий, с почти нулевой вязкостью и пластичностью.
Перлит:
Механическая смесь феррита и цементита, расположенных чередующимися пластинчатыми слоями, образующаяся в результате эвтектоидной реакции в железоуглеродистых сплавах; Характеристики: Обладает перламутровым блеском; его механические свойства находятся между свойствами феррита и цементита, отличаясь высокой прочностью, умеренной твердостью и хорошей пластичностью и вязкостью.
Пластинчатый перлит:
Смесь феррита и цементита, образованная чередующимися, перекрывающимися тонкими слоями; На основе размера межпластинчатого расстояния можно разделить на: Перлит (межпластинчатое расстояние 450–150 нм, температурный интервал образования A1–650°C, четко различим под оптическим микроскопом), Сорбит (межпластинчатое расстояние 150–80 нм, температурный интервал образования 650–600°C, различим только под оптическим микроскопом с большим увеличением) и Троостит (межпластинчатое расстояние 80–30 нм, температурный интервал образования 600–550°C, различим только с помощью электронного микроскопа).
Зернистый перлит:
Смесь, в которой цементит существует в зернистой форме внутри ферритной матрицы; Зернистый перлит обычно получают путем сфероидизирующего отжига; (Сфероидизирующий отжиг: отжиг, проводимый для сфероидизации карбидов в стали).
Верхний бейнит:
Смесь, образующаяся из пересыщенного игольчатого феррита и цементита при падении температуры в интервал 550–350°C, причем цементит располагается между иглами феррита; Характеристики: Перистое строение, хрупкий, высокая твердость; в основном идентифицируется под оптическим микроскопом при увеличении 500x.
Нижний бейнит:
Смесь, образующаяся из пересыщенного игольчатого феррита и цементита при падении температуры в интервал 350–230°C, но цементит находится внутри игл феррита; Характеристики: выглядит как черные игольчатые или бамбукообразные структуры.
Зернистый бейнит:
Смесь, состоящая из относительно грубого массивного феррита и обогащенного углеродом аустенита.
Безкарбидный бейнит:
Микроструктура, состоящая из однофазного реечного феррита, также известная как ферритный бейнит; Характеристики: Безкарбидный бейнит обычно встречается в низкоуглеродистой стали.
Видманштеттова структура:
Многофазная микроструктура в стали, где избыточная фаза существует в игольчатой или пластинчатой форме в смеси с пластинчатым перлитом, возникающая при относительно крупных зернах аустенита и соответствующей скорости охлаждения. Характеристики: Крупные зерна, пластинчатые, перистые или треугольные формы.
