Рост зерна аустенита при нагреве

Рост зерна аустенита при нагреве

Начальное зерно аустенита при образовании из перлита мелкое. Чем выше скорость нагрева, тем меньше зерно аустенита, так как скорость образования зародышей выше, чем скорость их роста.

При дальнейшем повышении температуры зерно растет, так как система стремится к уменьшению свободной энергии за счет сокращения поверхности зерен. Зерно растет в результате увеличения одних зерен за счет других, более мелких (термодинамически менее устойчивых). Размер зерна, образовавшегося при нагреве, не изменяется при последующем охлаждении.

По склонности к росту зерна различают два предельных типа сталей: наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые. Наследственное зерно, полученное в стандартных условиях технологической пробы, указывает лишь на то, что при нагреве до определенных температур наследственно крупнозернистая сталь приобретает крупное зерно при более низкой температуре, чем наследственно мелкозернистая сталь.

В наследственно мелкозернистых сталях при нагреве до высоких температур (1000...1050 0С) размер зерна увеличивается незначительно, однако при более высоком нагреве наступает очень быстрый рост зерен.

В наследственно крупнозернистых сталях, наоборот, быстрый рост зерна наблюдается даже при незначительном нагреве выше Ас1.

Различная склонность к росту зерна определяется условиями раскисления стали и ее составом. Стали, раскисленные алюминием, наследственно мелкозернистые, так как в них образуются дисперсные частицы AlN, тормозящие рост зерна аустенита, оказывая барьерное действие на мигрирующую границу зерен. Растворение этих частиц влечет за собой быстрый рост зерен.

Тормозят рост зерен карбидо- и нитридообразующие элементы. Марганец и фосфор способствуют росту зерна. Продолжительный нагрев стали выше Ас3 или Асm приведет к образованию крупного зерна. Такой нагрев называется перегревом стали. Перегретая сталь характеризуется хрупким изломом. Перегрев можно устранить повторным нагревом стали.

Нагрев стали до еще более высоких температур в окислительной атмосфере приводит к окислению границ зерен и называется пережогом. Он является неисправным дефектом стали.