М у н д а р и ж а I боб. Металларнинг кристалл тузилиши ва кристалланиш поцесси

I эгри чизиққа уринма булган тезлик тоблашнинг критик тезлиги деб аталади, чунки бу тезлик пулатнй совитишда аустенитнинг _ мартенситга айланиши учун зарур булган энг кичик тезликдир, критик тезлик %р билан белгиланади. Пулат икр дан катта барча тезлйкларда совитилса, аустенит турридан-турри мартенситга айланади. Бинобарин, пулатнй тоблаш учун уни критик тезлик ёки ундан катта тезлик билан совитиш зарур.-
/ эгри чизиқ қанчалик унгда' булса, критик тезлик (якр) шунчалик кичик булади ва аустенитнинг перлитга айланиш процесси шунчалик секин боради. Демак, аустенитнинг перлитга айланиш процесси цанчалик секин борса, аустенитни мартенситга айланиш температурасигача ута совитиш шунчалик осон ва критик тезлик шунчалик кичик булади.
Пулат критик тезликдан сал кичик тезлик, масалан, vi тезлик билан совитилса, аустенит Мб чизиқдан юқори температураларда цисман парчаланади, пулат структураси эса троостит билан мартенситдан иборат булади. Троостит билан мартенситдан иборат структура 151-расмда тасвирланган.


3- §. АУСТЕНИТНИНГ МАРТЕНСИТГА АЙЛАНИШИ

Аустенитнинг мартенситга айланишини бундай ифодалаш мумкин:

А М,

бу ерда А — аустенит; М — мартенсит.

Агар аустенит у-темир панжараси беқарор, аммо углероднинг диффузиланиш тезлиги низоятда кичик буладиган температурагача совитилса, углерод ажралиб чиқмай, аустенитнинг кристалл панжараси узгаради, яъни унда Fe атомлари цайта тақсимланади, холос.
Аустенитнинг, яъни Fey (С) нинг мартенситга, яъни Fea (С) га айланиши аустенитнинг эвтектоид парчаланишидан катта фарқ қилади. Аустенитнинг эвтектоид парчаланишй— перлитга айланиши диффузион парчаланишдир, чунки унда углероднинг диффузиланиши. асосий роль уйнайдй. Аустенитнинг мартенситга айланиши диффузиясиз’ Ўзгариш булиб, бу Процесс вақтида, юқорида айтиб утилганидек, углерод миқдори узгармай, фацат кристалл панжара узгаради( ёқлари марказлашган куб панжара хажми марказлашган тетрагонал панжарага айланади). Бинобарин, мартенсит углероднинг а-темирдаги қаттиқ эритмасидир.

152- расм. Мартенсит' кристалл панжарасининг элементар катакчаси.

153- расм. Мартенсит кристалл панжараси тетрагоналлик даражасининг мартенситдаги
углерод миқдорига боглиқ эканлигини курсатубчй диаграмма

Мартенситнинг табиатйни жацонда биринчи булиб, Н. Я. Селякбв, Н. Т. Гудцов ва Г. В. 'Курдюмов 1926 ййлда текширган эдилар. Мувозанат шароитида а-темирда атиги 0,02 % чамаси углерод эрийди, у-темирда эрийдиган углерод миқдори эсa J ундан анча купдир. Аммо пулат ута совитилганда у-темирда эриган углерод миқдори узгармай,. фацат

кристалл панжара узгарганлигидан,; углероднйнг^бу миқдори а^темирда хам сақланиб қолади, яъни а-қаттиқ эритма углеродга ута туйинади. Бунинг натижасида хажми марказлашган куб панжаранинг бир параметри узайиб, тетрягпня.п пянжярягя айланади. Бундай панжаранинг: элементар катакчаси 152-расмда тасвирланган.
Мартенсит кристалл панжарасининг тетрагоналлик даражаси, яъни- с/а нисбатнинг циймати мартенситдаги углерод миқдорига тўғри пропорционалдир (153-расм). Мартенситдаги, углерод миқдори қанчалик куп - булса, панжаранинг тетрагоналлик даражаси шунчалик катта ва, демак, панжара шунчалик узгарган булади.
Аустенит кристалл панжарасининг мартенсит Кристалл панжарасига' айланиши натижасида пулатнинг зичлиги камаяди, шунинг учун аустенит мартенситга айланганда хажм ортади, хажмнинг ортиши эса аустенитнинг мартенситга айланиш процессига катта таъсир этади/
Аустенитдан мартенситнинг хосил булиш сабабини қуйидагича тушунтириш мумкин.
Пулат паст температураларгача ута совитилганда вужудга келадиган ички кучланишлар натижасида аустенит доналарида силжиш процессии содир булади. Силжиш текислиги буйлаб атомларнинг сурилиши натижасида аустенитнинг кристалл панжараси узгаради ва, шунинг учун, силжиш текислигининг иккала томонида мартенситнинг юпқа
пластинкалари хосил булади. Бу пластинкалар шлиф текислигида нина шаклида булиб куринади, шу сабабли мартенсит структураси нинасимон структура деб аталади. Мартенсит пластинкалари узаро параллел булиши хам, бир-бири билан кесишган булиши хам мумкин (154-расм).

154- расм. Жуда йирик донали аустенитдаги мартенсит пластинкалари

(ниналари). х 500.

155- расм. Мартенсит эгри чизиғи.

Силжиш текисликлари аввал бошда аустенит Донасининг чегараларини кесиб ут-

ганлиги учун мартенситнинг дастлабкй пластинкалари анча йирик булади. Мартенсит
пластинкасининг силжиш текислигидан нарига томон усиши тухтайди, чунки хажм- нинг анча катталашуви ва ички кучланишларнинг ортуви натижасида аустенит панжараси
билан мартенсит панжарасининг когерентлиги* бузилади, Г. В. Курдюмовнинг фикрига кура эса аустенит панжараси билан мартенсит панжараси когерент булгандагина, яъни чегара сиртдаги атомлар бир вақтнииг узида хам аустенитнинг кристалл панжарасига, хам мартенситнинг кристалл панжарасига оид булгандагина мартенсит кристаллари уса олади.
А. П. Гуляев утказган тадцицотлар ни курсатдики, мартенситнинг зар бир пластинкаси қарийб бир онда: Ы 0~7 сек чамаси вақт ичида, бир неча. юз ва бир неча мйнг пластинкалардан иборат порция эса Ы0-3 сек ичида хосил булади, шуйдан кейин мартенсит хосил булиши тухтайди. Қолган аустенйтнинг мартенситга айланишини яна
бошлаб юбориш учун пулатнй янада совитиш, яъни аустенитнинг ута совиш даражасини ошириш керак. Аустенитнинг ута совиш даражаси оширилганда янги силжиш текисликлари ва демак, мартенситнинг янги пластинкалари хосил булади. Шундай қилиб, аустенитнинг мартенситга айланиш про 155- расм. Мартенсит эгри чиздаи, цесси вақтга эмас, балки температуранинг пасайишига боглиқдир. Юқорида баён этилганларни мартенсит — температура координаталарида график тарзда ифодаласак, аустенитнинг мартенситга айланиш кинетик эгри чизиғи хосил булади. Бу эгри чизиқ мартенсит эгри чизиғи деб аталади. Ана шундай эгри чизиқ 155- расмда тасвирланган.
Мартенсит эгри чизиғидан яццол куриниб турибдики, айни пулатда аустенитнинг мартенситга айланиш процесси Мб нуқтада бошланади. Температура пасайган сари хосил булган мартенсит миқдори ортиб боради. Аустенитнинг мартенситга айланиш процесси Мт температурада тухтайди, яъни бу температурада маълум миқдор аустенит мартенситга
айланмай қолади. Бу қолдиқ аустенит 155- расмдаги эгри чизиқда Ак билан курсатилган,.
Аустенитдан мартенсит порциялаб хосил булиши юқорида айтиб утилди. Модомики шундай экан, мартенсит эгри ч изиғи , аслида, жуда куп пороналардан, яъни жуда куп синиқ чизиқлардан тузилиши керак. Аммо цар цайси элементар процесс бир онда (1-10—3 сек ичида) борганлиги ва бунда жуда оз миқдорда мартенсит хосил булганлиги учун мартенсит эгри чизири силлиқ эгри чизик тарзида ифодаланади.
Аустенитнинг мартенситга айланиш процессининг бошланиш температураси
(Мб) ва тамом булиш температураси (Мт) пулатнинг таркибига айницеа кучли боглиқдир. Пулатда углерод миқдорининг ўзгариши Мб ва Мт темПературалар оралирининг ўзгаришига ва, демак, аустенитнинг' изотермик парчаланиш диаграммасидаги I ва II эгри чизиқлар (142-расмга царанг) вазиятининг ўзгаришига олиб келади. Пулатда углерод миқдори қанча куп булса, аустенитнинг мартенситга айланиш процесси шунча паст температурада бошланиб, шунча паст температурада тамомланади. Углерод миқдори билан Мб ва, Мт температуралар орасидаги борланишнй ифодалайдиган диаграмма мартендит диаграммаси деб аталади. Бундай диаграмма 156-расмда тасвирланган.

156- расм. Мартенсит диаграммаси.

Пулатда углерод миқдорининг ортиши Мвва Мт температураларни тез пасайтиради. Таркибида 0,5% ва ундан ортйц углерод булган пулатда аустенитнинг бир қисми. мартенситга нолдан паст температура- лардагина айланади. Шу сабабли аустенитни мартенситга тулароц айлантириш учун таркибида 0,5% дан ортиқ углерод булган пулатларни нолдан паст температураларгача совитиш зарур. Термик шйяацшинг
1937 йилда А. П. Гуляев текширган бу усули совщ билан ишлаш деб аталади. Совуқ билан ишлаш усулидан қолдиқ аустенитнинг миқдорини камайтириш учун фойдаланилади. Бу усул аустенитнинг мартенситга айланиш процессининг бошланиш ва таком булиш температуралари. (Мв ва Мт) оралиги паст температуралар сохасига томон анча силжиган пулатлар учун яхши самара беради..
Энди, аустенитдан мартенсит хосил булиш процессига бошқа факторларнинг қандай таъсир этишини куриб чиқайлик. '
Химиявий элементлардан баъзилари аустенитнинг мартенситга айлана бошлаш температурасини пасайтиради; шунйнг учун таркибида анчагина миқдор углерод ва бошқа баъзи элементлар булган пулатларда аустенитнинг мартенситга айлана бошлаш* температураси нолдан паст булади (бу туррида VIII бобнинг 1-параграфида батафсил-
роқ баён этилади). Бундай пулатларни тоблаш йули билан тоза аустенит структураси хосил қилиш -мумкин.' Демак, мартенситнинг хосил булиш температураси, асосан, аустенитнинг таркибига боглиқдир.
Аустенит vKP тезликдан жуда юқори (1000—10000 град)сек) тезликкача тухтовсиз- совитилса, аустенитнинг мартенситга айлана бошлаш температурой (Мь) пасаймайди, бу нарса, проф. А. П. Гуляев айтганидек, тажриба йули билан исботланган. Агар аустенит нисбатан барқарор холатда буладиган, яъни диффузион парчаланиш тезлйги жуда кичик буладиган температурагача -ута совитилиб, сунгра совитиш жуда секин (минутига ~ 3 тезлик билан) давом эттирилса, С- С. Штейнберг исботлаганидек, аустенитнинг мартенситга айлана бошлаш температураси аустенит секундига 10 000° тезлик билан узлуксиз совитилгандагй Мб температурага тахминан баравар булади. Бинобарин, аустенитнинг мартенситга айлана бошлаш температураси совитиш тезлигига
борлиқ булмас экан.
Совитиш тезлиги аустенитнинг мартенситга айлана бошлаш температурасига таъсир этмаслигини курдик, аммо у аустенитдан мартенсит Хосил булиш процессигал таъсир этади. Мб температурадан тахминан 100°С пастроцда пулат секин совитилса,' аустенитнинг мартенситга айланиш даражаси каттароқ булади. Бунинг сабаби шуки, Мб температурадан сал пастда аустенит узгармас температурада – мартенситга айлана о.лади. Мб нуқтадан тахминан 100°С пастда, яъни аустенитдан анчагина миқдор мартенсит хосил булгандан * кейин пўлат тез совитилса, аустенит мартенситга тулароқ айланади. Бунинг сабаби аустенитнинг стабилланиши (барқарорланиши) деб аталадиган ходисадир. Аустенитнинг мартенситга айланиш процессининг.охирида пулат-маълум вақт Тутиб турилса, қолдиқ аустенитнинг мартенситга айланиш хусусйятй пасаяди. Пулат секин совитилганда аустёйитни стабилловчи процесслар содир булишга маълум даражада1 улгуради ва аустенитнинг мартенситга айланиши сусаяди. Аустенитнинг стабилланиши, афтидану кучланишларнинг камайиши билан боғлиқдир. Пулат қанча куп тутиб турилса; кучланишларнинг камайиш даражаси шунчалик юқори булади ва аустенитдан мартенсит хосил булиш йроцессининг давом этиши учун; зарур кучланишлар туплаш мақсаДида пулатнй шунчалик тез совитиш талаб этилади.
Бйнобарин, мартенсит эгри чизирида яна бир нуқта — температура бор экан. Бу температурадан юқорида пулатнй тутиб туриш ва "секин совитиш аустенитнинг мартенситга айланиш процессини тезлатади,. пастда эса, аксинча, сусайтиради.
157- расмда тобланган пулатдаги мартенситнинг микроскопик тузилиши (нинасимон мартенсит) тасвирланган.
Тобланган пулатдаги қолдиқ аустенит миқдори аустенитнинг мартенситга айлана бошлаш температураси Мб га боғлиқ. Бу температура қанча паст булса, қолдиқ аустенитнинг миқдори шунча куп буладй. Пулатда углерод миқдорининг ортиши билан Мб температура пасаяди ва, демак, қолдиқ аустенитнинг миқдори ортади. Буни 157- расмдан яққол куриш мумкин. Микроскопик тузилиши 157- расм, а да тасвирланган пў-
латда қолдиқ аустенит кам, шунинг учун шлифнинг қарийб барча юзи мартенсит ниналари билан тула, тузилиши 157-расм, б да тасвирланган пулатда эса қолдиқ аустенит миқдори куй, у мартенсит ниналари орасида оқиш юзалар тарзида куриниб турибди.

157- расм. Куп углеродли пулатлардаги мартенситнинг

микроскопик тузилиши (А. П. Гуляев) Х500:
а — таркибида 0,8% углерод булган пулат, б —таркибида 1.4%
углерод булган пулат.