Ferrite vs. Austenite conservata: Metodi di identificazione chiari

1. Prefazione

Vorrei condividere con voi l'identificazione della "ferrite" e della "austenite ritenuta", come parte di una serie di articoli sull'identificazione di strutture simili negli acciai.

2. Identificazione della ferrite e dell'austenite conservata

Poiché la ferrite e l'austenite conservata non sono corrose, entrambe appaiono bianche se osservate al microscopio. Tuttavia, se non osservate correttamente, possono essere facilmente confuse.

Fortunatamente, è relativamente facile distinguere le due strutture padroneggiando alcuni metodi. Due metodi comuni sono:

1. Distinguere dalla morfologia dei tessuti

Ferrite e trattenuta Austenite spesso coesistono nella microstruttura dell'acciaio ipoeutettoide sottoposto a tempra. In queste parti sottoposte a tempra si trovano tipicamente tre forme di ferrite: ferrite poligonale non disciolta, ferrite massiccia e ferrite non disciolta. ferrite proeutettoidee la ferrite proeutettoide reticolare o semi-reticolare. Tutte queste forme di ferrite hanno un aspetto bianco e brillante.

Le ferriti poligonali e massicce hanno confini ben definiti e si trovano spesso nelle aree vuote tra gli aghi di martensite. A un esame più attento, si può notare che la fase bianca e la fase di martensite si trovano sullo stesso piano.

La ferrite reticolare o semi-reticolare è finemente distribuita lungo il confine di grano dell'austenite originale.

L'austenite conservata, invece, non ha confini ben definiti e la sua forma cambia con la forma della distribuzione degli aghi di martensite. Di solito non esiste da sola, ma si combina organicamente con la martensite aghiforme dopo la tempra. Di conseguenza, il suo colore è leggermente più scuro di quello della ferrite e il fenomeno della martensite aghiforme è spesso leggermente visibile.

2. desunto da processo di trattamento termico

Se il tempo di conservazione del calore di tempra per l'acciaio ipoeutettoide è insufficiente o la temperatura è troppo bassa, nella microstruttura risultante apparirà una ferrite bianca poligonale non disciolta.

Fig. 1 ferrite bianca poligonale non disciolta

Come illustrato in Fig. 1, la microstruttura dell'acciaio 45 sottoposto a spegnimento in acqua a 760 ℃ per 25 minuti consiste in ferrite bianca poligonale non disciolta, martensite nera a medio tenore di carbonio, martensite grigio chiaro e una matrice di austenite residua.

Se nel forno sono presenti molti pezzi e il tempo di spillatura è eccessivo, la velocità di raffreddamento dei pezzi sarà superiore alla velocità di raffreddamento in un forno a vapore. ricottura ma inferiore alla velocità di raffreddamento dell'aria di normalizzazione. In alternativa, se i pezzi vengono lasciati all'aria per troppo tempo dopo la maschiatura, la microstruttura risultante conterrà una massiccia ferrite proeutettoide.

Fig. 2 ferrite bianca massiccia proeutettoide

Come illustrato nella Fig. 2, la microstruttura dell'acciaio 45 è stata ottenuta dopo un riscaldamento a 840°C per 25 minuti, seguito da tempra in acqua e rinvenimento a 600°C per 60 minuti. La struttura bianca massiccia è la ferrite eutettoide, mentre la struttura rimanente è la sorbite rinvenuta.

Questo risultato è dovuto alla presenza di più pezzi nel forno di riscaldamento durante il test e al fatto che lo sportello del forno non è stato tenuto chiuso durante l'estinzione, come richiesto. Invece, lo sportello del forno è stato tenuto aperto dopo l'estinzione del primo campione e fino all'estinzione dell'ultimo.

Di conseguenza, nelle ultime fasi del quenching, circa la metà dei campioni quenched mostrava una ferrite proeutettoide massiva. Questa quantità è aumentata da meno a più con il prolungarsi del tempo di tempra, con il contenuto di ferrite proeutettoide massiva nell'ultimo campione temprato che ha raggiunto il 40% (frazione di volume).

A causa della porta aperta del forno, quando la temperatura dei pezzi nel forno era inferiore a AC3, la velocità di raffreddamento dei pezzi era superiore a quella del raffreddamento (equivalente a ricottura) ma inferiore a quello del raffreddamento ad aria (equivalente alla normalizzazione). Ciò ha portato alla precipitazione di una massiccia ferrite proeutettoide.

Se la velocità di raffreddamento per tempra non era sufficiente, la ferrite proeutettoide nell'acciaio era generalmente distribuita lungo il confine del grano dell'austenite originale sotto forma di rete o semi-rete.

Fig. 3 ferrite proeutettoide reticolare bianca

Come mostrato in Fig. 3, la microstruttura dell'acciaio 45 dopo un riscaldamento a 900°C per 25 minuti e tempra dell'olio è costituito da ferrite pre-eutettoide bianca a maglia fine, troostite nera temprata, bainite superiore piumosa, martensite grigio chiaro e una matrice di austenite residua.

L'austenite residua, che non si trova sullo stesso piano della martensite, è visibile nella struttura temprata solo quando il calore di tempra è fortemente surriscaldato. Nella tempra normale, l'austenite residua non è presente in modo evidente.

Fig. 4 austenite bianca conservata

Come mostrato nella Fig. 4, la microstruttura dell'acciaio 45 dopo il riscaldamento a 900°C per 25 minuti e la tempra in acqua è costituita da martensite nera temprata a medio carbonio e austenite residua bianca.

La forma dell'austenite residua cambia a seconda dell'angolo di intersezione con la martensite.

3. Conclusione

In questo post presentiamo i metodi per identificare la ferrite e l'austenite conservata. Ci auguriamo che queste informazioni vi siano utili.

Si noti inoltre che una conoscenza approfondita del diagramma di fase ferro-carbonio, combinata con le prospettive discusse nell'articolo, renderà il processo di identificazione molto più semplice.