Структура и свойства низколегированных сталей, формирующиеся при изотермическом превращении аустенита

Независимо от системы легирования во всех исследованных сталях при изотермической выдержке в интервале верхних подкритических температур (600-700° С) формируется микроструктура типа феррито-перлитной смеси, образующейся из аустенита по нормальному диффузионному механизму.

При температуре превращения 700° С во всех рассматриваемых сталях (10Г2С1, 15Г2СФ, 12ГН2МФАЮ, 18Г2АМФпс) перлит имеет пластинчатое строение, типичное для структур, формирующихся при температурах, превышающих температуру минимальной устойчивости аустенита. Превращение при температуре 650° С обеспечивает более дисперсное строение пластинчатого перлита. Такую морфологию часто называют трооститом. В рассматриваемом случае троостит залегает в виде отдельных скоплений. Структуры, образовавшиеся по диффузионному механизму, практически идентичны. Их строение не зависит от микроструктурного класса стали, степени ее раскисленности и времени γ —α-превращения, а определяется лишь температурой изотермической выдержки. При температуре превращения 550° С и ниже в рассматриваемых сталях аустенит распадается с образованием структур бейнитного типа. Однородная структура верхнего бейнита формируется в результате изотермической выдержки при температуре 500° С. В процессе распада аустенита при температуре 450° С образуется нижний бейнит, при этом карбиды в процессе γ —α-превращения выпадают не по периферии, а непосредственно в теле зерен.

Изменения структуры, происходящие при снижении температуры изотермического превращения аустенита, приводят к соответствующему изменению механических свойств стали.

При понижении температуры превращения аустенита в перлитной области в интервале 700-650° С прочностные свойства стали практически не изменяются; на диаграмме α—ε наблюдается площадка текучести, характерная для любой низкоуглеродистой стали с феррито-перлитной структурой. Дальнейшее снижение температуры распада аустенита (до 550° С) и переход в верхнюю часть области промежуточного превращения приводит к небольшому увеличению предела прочности и предела текучести; величина же уменьшается, поэтому диаграмма α—ε приобретает параболическую форму. Пластичность стали при этом существенно снижается, что можно объяснить выделением более грубых карбидов, в том числе по границам зерен, и неоднородным характером их распределения. При охлаждении аустенита до нижней части области промежуточного превращения прочностные характеристики стали вновь возрастают. Это связано с увеличением дисперсности карбидов и более равномерным их распределением в структурах промежуточного типа. Диаграмма α—ε и в этом случае имеет параболическую форму. Аналогичные закономерности для среднеуглеродистой стали приведены в монографии Э. Гудремона.

При понижении температуры γ —α-превращения увеличение σ_В не приведет к повышению несущей способности элементов конструкций, рассчитываемых на устойчивость, а прочностные свойства сталей с бейнитной структурой полностью использовать не удается. По-видимому, более рационально для строительных конструкций использовать сталь с феррито-перлитной структурой.