Что такое перекристаллизация сталей

Большой вклад в изучение процессов фазовой перекристаллизации внес академик В. Д. Садовский. Им установлено, что исходные кристаллографически упорядоченные структуры мартенситного и бейнитного типов с трудом поддаются исправлению.
 

Фазовая перекристаллизация может не произойти при очень медленном нагреве предварительно закаленной стали. Важным положением является то, что при завершении аустенитизации на месте каждого исходного мартенситного кристалла образуется аустенитное зерно, которое воспроизводит исходное зерно перегретой стали.

Измельчение аустенитного зерна ускоряется с увеличением скорости нагрева, при этом образование аустенита в сталях с кристаллографически упорядоченной структурой происходит при более низких температурах, чем при медленном нагреве.
 

В. Д. Садовский отмечает, что если сталь нагрета до «устойчивого» состояния аустенита, то обнаруживается «критическая» температура, или температурный интервал, в котором происходит полная перекристаллизация. Малоизученным остается вопрос о нарушении связи между величиной зерна и видом излома. При наличии мелкого зерна излом выглядит крупнозернистым.

Это связано с тем, что в сталях с исходной кристаллографически упорядоченной структурой мартенсита или бейнита процесс фазовой перекристаллизации затруднен и может произойти не полностью, отчего в изломе наблюдаются участки со следами исходного перегрева. Процесс структурной перекристаллизации связан с рекристаллизацией аустенита в сталях, содержащих несколько легирующих элементов. Тогда превращение приобретает сложный характер.

При повышении температуры иногда наблюдается измельчение зерна вместо его роста. Имеется такой температурный интервал, в котором нарушается связь между величиной зерна и видом излома. Использование двух видов сталей высокоуглеродистой, отвечающей за прочность и низкоуглеродистой, придающей эластичность металлу способствует тому, что ковка металлов стала настоящим искусством.

Рассмотренные положения относятся к сталям с исходной мартенситнобейнитной структурой. При наличии исходной ферритно-перлитной структуры процесс перекристаллизации происходит обычным путем. Установлено, что температура структурной перекристаллизации зависит от исходной структуры, наличия карбидообразующих элементов и порою завершается при температурах, значительно превышающих критическую точку.
 

Процесс структурной перекристаллизации в сложнолегированных сталях, содержащих ряд карбидообразующих элементов, осложняется присутствием карбидов, имеющих разные размеры и неравномерно распределенных в матрице. Указывается на то, что «наличие в структуре труднорастворимых карбидов может осложнить процесс структурной перекристаллизации, повысив его температурные границы». Решающее влияние на процесс структурной перекристаллизации оказывают легирующие элементы.
 

Превращения при нагреве изучались на ударных образцах стали 40ХГСТФ следующего химического состава: 0,44% С; 1,50 Сr; 1,20 Мn; 1,26 Si; 0,15 V; 0,025 Р. Образцы подвергали закалке с температуры 1300° в масле для получения крупнозернистой структуры, затем нагревали со скоростями 2 и 8 град/мин и 70 град/сек и повторно закаливали от 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050 и 1200°. О фазовой и структурной перекристаллизации судили по изменению микроструктуры, твердости, виду излома и ударной вязкости.