Аустенит

Аустенит — одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов, твёрдый раствор углерода (до 2%)и легирующих элементов в железе (см. Железо). Аустенит получил название по имени английского учёного У. Робертса-Остена (W. Roberts-Austen, 1843-1902). Кристаллическая решётка — куб с центрированными гранями. Аустенит немагнитен, плотность его больше, чем других структурных составляющих стали. В углеродистых сталях и чугунах аустенит устойчив выше 723оC. В процессе охлаждения стали аустенит превращается в другие структурные составляющие. В железоуглеродистых сплавах, содержащих никель, марганец, хром в значительных количествах, аустенит может полностью сохраниться после охлаждения до комнатной температуры (например, нержавеющие хромоникелевые стали). В зависимости от состава стали и условий охлаждения аустенит может сохраниться частично в углеродистых или легированных сталях (т. н. остаточный аустенит).

Учение о превращениях аустенита берёт начало с открытий Д. К. Чернова (1868), впервые указавшего на их связь с критическими точками стали. При охлаждении ниже этих точек образуются фазы с иным взаимным расположением атомов в кристаллической решётке и, в некоторых случаях, с измененным химическим составом. Различают три области превращений аустенита В верхнем районе температур (723-550оС) аустенит распадается с образованием перлита — эвтектоидной смеси, состоящей из перемежающихся пластин феррита (массовая концентрация углерода 0,02%) и цементита (концентрация углерода 6,7%). Перлитное превращение начинается после некоторой выдержки и при достаточном времени завершается полным распадом аустенита. Ниже определенной температуры (Мн), зависящей от содержания углерода (для стали с 0,8% углерода около 240оC), происходит мартенситное превращение аустенита(см. Мартенсит). Оно состоит в закономерной перестройке кристаллической решётки, при которой атомы не обмениваются местами. В интервале температур 550оС — Мн происходит промежуточное (бейнитное) превращение аустенита. Это превращение, как и перлитное, начинается после инкубационного периода и может быть подавлено быстрым охлаждением; оно, как и мартенситное, прекращается при постоянной температуре (некоторая часть аустенита сохраняется непревращённой) и сопровождается образованием характерного рельефа на поверхности шлифа. При промежуточном превращении упорядоченные перемещения металлических атомов сочетаются с диффузионным перераспределением атомов углерода в аустените. В результате образуется феррито-цементитная смесь, а часто и остаточный аустенит. с измененным по сравнению со средним содержанием углерода. Цементит при промежуточном превращении может выделяться как из аустенита непосредственно, так и из пересыщенного углеродом феррита ( Бейнит).

Превращение аустенита в сплавах с содержанием углерода св. 2%, в связи с наличием первичных образований цементита или графита, вызывает своеобразие получающихся структур (Чугун). Представление о кинетике превращений аустенита дают диаграммы, указывающие долю превратившегося аустенита в координатах температура — время. На диаграмме превращений легиров. аустенита четко разделены области перлитного (640-520оC) и промежуточного (480-300оC) превращений и имеется температурная зона высокой устойчивости аустенита. (рис.). При перлитном превращении легированного аустенита во многих случаях образуется смесь феррита и специальных карбидов.

Аустенит

Изотермическое превращение аустенита стали (диаграмма)

Закономерности превращений аустенита используют при разработке легированных сталей различного назначения процессов термической и термомехалической обработки. Диаграммы превращений аустенита позволяют устанавливать режимы отжига сталей, охлаждения изделий, изотермической закалки и т. д. Легирующие элементы, за исключением кобальта, увеличивают продолжительность инкубационного периода перлитного превращения.


Лит.: Курдюмов Г. В., Явления закалки и отпуска стали, М., 1960; Энтин Р. И., Превращения аустенита в стали, М., 1960.

Р. И. Энтин.

Большая советская энциклопедия