Феррит против сохранившегося аустенита: Методы четкой идентификации

1. Предисловие

Я хотел бы поделиться с вами информацией об идентификации "феррита" и "восстановленного аустенита" в рамках серии статей об идентификации подобных структур в сталях.

2. Идентификация феррита и сохранившегося аустенита

Поскольку феррит и восстановленный аустенит не подвергаются коррозии, при наблюдении под микроскопом они оба выглядят белыми. Однако при неправильном наблюдении их легко спутать.

К счастью, отличить эти две структуры довольно просто, если освоить определенные методы. Два распространенных метода включают:

1. Отличать от морфологии тканей

Ферритовые и удерживающие Аустенит часто сосуществуют в микроструктуре гипоэвтектоидной стали, подвергшейся закалке. В таких закаленных деталях обычно присутствуют три формы феррита: полигональный нерастворенный феррит, массивный проэвтектоидный феррити ретикулярный или полуретикулярный проэвтектоидный феррит. Все эти формы феррита белые и яркие на вид.

Многоугольные и массивные ферриты имеют четко выраженные границы и часто встречаются в пустых областях между иглами мартенсит. При ближайшем рассмотрении видно, что белая фаза и мартенситная фаза находятся в одной плоскости.

Ретикулярный или полуретикулярный феррит тонко распределен вдоль исходной границы зерна аустенита.

С другой стороны, восстановленный аустенит не имеет четко очерченных границ, а его форма меняется в зависимости от формы распределения мартенситных игл. Обычно он существует не сам по себе, а органически соединяется с игольчатым мартенситом после закалки. В результате его цвет немного темнее, чем у феррита, а явление игольчатого мартенсита часто слабо заметно.

2. Выведено из процесс термообработки

Если время сохранения тепла при закалке гипоэвтектоидной стали недостаточно или температура слишком низкая, в полученной микроструктуре появится белый многоугольный нерастворенный феррит.

Рис. 1 белый многоугольный нерастворенный феррит

Как показано на рис. 1, микроструктура стали 45, подвергшейся закаливание водой при 760 ℃ в течение 25 минут состоит из белого многоугольного нерастворенного феррита, черного мартенсита, закаленного в среде углерода, светло-серого мартенсита и остаточной аустенитной матрицы.

Если в печи находится много заготовок и время отвода слишком велико, скорость охлаждения заготовок будет больше, чем скорость охлаждения в печи отжиг печи, но меньше, чем нормализующая скорость охлаждения воздуха. В противном случае, если заготовки после нарезания резьбы слишком долго находятся на воздухе, полученная микроструктура будет содержать массивный проэвтектоидный феррит.

Рис. 2 Белый массивный проэвтектоидный феррит

Как показано на рис. 2, микроструктура стали 45 была получена после нагрева при 840°C в течение 25 минут, последующей закалки в воде и последующего отпуска при 600°C в течение 60 минут. Белая массивная структура представляет собой эвтектоидный феррит, а остальная структура - закаленный сорбит.

Этот результат объясняется тем, что во время испытания в нагревательной печи находилось несколько заготовок, а дверца печи не была закрыта во время закалки, как это требуется. Вместо этого дверца печи оставалась открытой после закалки первого образца и до закалки последнего образца.

В результате на поздних стадиях закалки примерно в половине закаленных образцов наблюдался массивный проэвтектоидный феррит. Это количество увеличивалось от меньшего к большему с увеличением времени закалки, при этом содержание массивного проэвтектоидного феррита в последнем закаленном образце достигало 40% (объемная доля).

Из-за открытой двери печи, когда температура заготовок в печи была ниже AC3, скорость охлаждения заготовок была выше, чем скорость охлаждения (эквивалентно отжиг), но ниже, чем при охлаждении на воздухе (эквивалентно нормализации). Это привело к выпадению массивного проэвтектоидного феррита.

Если скорость охлаждения при закалке была недостаточной, проэвтектоидный феррит в стали обычно распределялся вдоль исходной границы зерна аустенита в виде сети или полусети.

Рис. 3 Белый сетчатый проэвтектоидный феррит

Как показано на рис. 3, микроструктура стали 45 после нагрева при 900°C в течение 25 минут и закалка маслом состоит из белого мелкоячеистого доэвтектоидного феррита, черного закаленного троостита, перьевого верхнего бейнита, светло-серого мартенсита и остаточной аустенитной матрицы.

Остаточный аустенит, который не находится в одной плоскости с мартенситом, виден в закаленной структуре только при сильном перегреве. При обычной закалке остаточный аустенит не проявляется.

Рис. 4 Белый сохранившийся аустенит

Как показано на рис. 4, микроструктура стали 45 после нагрева при 900°C в течение 25 минут и закалки в воде состоит из черного закаленного среднеуглеродистого мартенсита и белого остаточного аустенита.

Форма остаточного аустенита меняется в зависимости от угла, под которым он пересекается с мартенситом.

3. Заключение

В этом посте мы представим методы идентификации феррита и сохранившегося аустенита. Мы надеемся, что эта информация будет вам полезна.

Следует также отметить, что глубокое понимание фазовой диаграммы железо-углерод в сочетании с рассмотренными в статье перспективами значительно облегчит процесс идентификации.