Nome inglês: austinita; o nome vem de: William Chandler Roberts-Austen, um metalúrgico britânico
Código da letra: UMA, γ.
Definição: solução sólida formada por carbono e vários elementos químicos em γ-Fe.
Características:
- O limite do grão é um polígono relativamente reto e regular;
- A austenita residual no aço temperado é distribuída no espaço entre as agulhas martensíticas.
1. Estrutura cristalina
Austenita (γ-Fe) tem uma estrutura cúbica de face centrada com vazio máximo de 0,51 × 10-8cm, ligeiramente menor que o raio do átomo de carbono, portanto sua capacidade de dissolução de carbono é maior que a do α-Fe.
A 1148 ℃, o teor máximo de carbono dissolvido de γ-Fe é 2,11%.
Com a diminuição da temperatura, a capacidade de carbono dissolvido diminui gradualmente.
A 727 ℃, o teor de carbono dissolvido é de 0,77%.
Estrutura cúbica centrada na face
2. Propriedades da austenita
Propriedades mecânicas
(1) Baixa resistência ao escoamento e dureza
(2) Alta plasticidade e tenacidade
(3) Alta resistência térmica
Propriedade física
(1) Pequeno volume específico, desempenho físico
(2) Fraca condutividade térmica
(3) Grande coeficiente de expansão linear
(4) Paramagnetismo
(a) Paramagnetismo; (b) Ferromagnetismo
Arranjo espontâneo de momentos magnéticos atômicos em uma pequena região.
Desempenho do aplicativo
(1) Desempenho de aplicação de formação de deformação
(2) Resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico
(3) Elemento sensível do instrumento de expansão
3. Formação de austenita
Condições termodinâmicas para Formação de Austenita: há subresfriamento ou superaquecimento T.
Nucleação de austenita
A nucleação da austenita é uma transformação de fase do tipo difusão.
A nucleação pode ser formada na interface entre ferrita e cementita, perlita e austenita.
Essas interfaces são fáceis de satisfazer as três condições de flutuação de energia, estrutura e concentração de nucleação.
Crescimento do núcleo do cristal de austenita
Quando aquecidos na região da fase austenita, em alta temperatura, os átomos de carbono se difundem rapidamente, os átomos de ferro e os átomos de substituição podem se difundir completamente, tanto a difusão da interface quanto a proteção do corpo podem ser realizadas.
Portanto, a formação de austenita é uma transformação de fase do tipo difusão.
Dissolução de metal duro descascado
Após o desaparecimento da ferrita, quando a ferrita é mantida ou aquecida na temperatura t1, a cementita residual se dissolve continuamente na austenita à medida que o carbono continua a se difundir na austenita.
Homogeneização da composição de austenita
Quando a cementita acaba de ser completamente separada em austenita, a concentração de carbono na austenita ainda é desigual.
Somente após um longo tempo de preservação do calor ou aquecimento contínuo, e os átomos de carbono continuam a se difundir totalmente, é que pode ser obtida a austenita com composição uniforme.
Observação: existem algumas diferenças no processo de nucleação de austenita de vários aços.
Além do processo básico de Formação de Austenita, há também a dissolução da fase pré-eutetóide e a dissolução do carboneto de liga no processo de austenitização de aço hipoeutetóide, aço hipereutetóide e aço-liga.
4. Exibição do limite de grão de austenita original
O tamanho do grão de austenita original tem grande influência nas propriedades mecânicas e tecnológicas dos materiais metálicos.
Formulação de reagente
50 ml de água destilada, 2-3 g de ácido pícrico e 1-2 gotas de detergente.
Assuntos que precisam de atenção
Aqueça o reagente preparado a cerca de 60 ° C e, em seguida, coloque a amostra em erosão por 10 a 15 minutos.
Neste momento, a superfície da amostra tornou-se preta.
Retire e limpe a película preta da superfície da amostra com algodão desengordurante até ficar cinza e seque para observação.
Se a corrosão for muito superficial, a corrosão pode continuar; Se a corrosão for muito profunda, faça um polimento suave.
Nota: para algumas amostras cujos limites de grão de austenita originais são difíceis de serem exibidos, são necessários polimento por erosão, reerosão, repolimento e repetidos várias vezes.
O tempo de erosão e polimento é menor que o de cada vez até ser satisfatório.
Limite de grão da austenita original no estado temperado 40Cr
5. Fatores que afetam a taxa de formação de austenita
Temperatura de aquecimento
Com o aumento da temperatura de aquecimento, a taxa de difusão dos átomos acelera rapidamente, levando a um aumento na velocidade de austenitização e encurtamento do tempo de formação.
Velocidade de aquecimento
Quanto mais rápida for a velocidade de aquecimento, mais curto será o período de incubação. Isto também resulta num aumento na temperatura na qual a austenita começa a se transformar e na temperatura na qual a transformação termina. Além disso, reduz o tempo necessário para a conclusão da transformação.
Elemento de liga
O cobalto e o níquel têm o efeito de acelerar o processo de austenitização, enquanto o cromo, o molibdênio e o vanádio têm o efeito de retardá-lo. Por outro lado, o silício, o alumínio e o manganês não têm qualquer efeito no processo de bainização dos elementos da liga de austenita.
Vale a pena notar que a velocidade de difusão dos elementos de liga é muito mais lenta em comparação com a do carbono. Como resultado, a temperatura de aquecimento para tratamento térmico de ligas de aço é geralmente mais alta e o tempo de retenção é mais longo.
Tecido original
Quando a cementita na estrutura original está em forma de flocos, a velocidade de formação da austenita é mais rápida. Além disso, quanto menor o espaçamento entre as partículas de cementita, maior será a velocidade de transformação.
O grão de austenita original também possui um gradiente de concentração de carbono maior, o que resulta em uma taxa de crescimento mais rápida do grão.
Além disso, a perlita granular recozida esferoidizada possui menos interfaces de fase, o que torna o processo de austenitização o mais rápido de todos.
6. Fatores que afetam o crescimento dos grãos de austenita
Composição química
① Dentro de uma certa faixa de teor de carbono, um aumento no teor de carbono na austenita leva a um aumento na tendência de crescimento dos grãos. Porém, se o teor de carbono ultrapassar um determinado nível, o crescimento dos grãos de austenita será prejudicado.
② A adição de elementos como titânio, vanádio, nióbio, zircônio e alumínio ao aço pode resultar na produção de aço de granulação fina. Isso ocorre porque carbonetos, óxidos e nitretos estão dispersos ao longo dos limites dos grãos, o que pode inibir o crescimento dos grãos. Por outro lado, o manganês e o fósforo têm o efeito de promover o crescimento dos grãos.
③ Elementos que formam carbonetos fortes, quando dispersos na austenita, podem dificultar o crescimento dos grãos de austenita. Por outro lado, elementos não formadores de carboneto, como o silício e o nitrogênio, têm pouco efeito no crescimento dos grãos de austenita.
Temperatura de aquecimento
O crescimento do grão de austenita está intimamente ligado à difusão atômica no sistema de temperatura de aquecimento. Como resultado, quanto maior a temperatura ou maior o tempo de permanência em uma temperatura específica, mais grosso se torna o grão de austenita.
Velocidade de aquecimento
Quanto mais rápida for a velocidade de aquecimento, maior será o superaquecimento e maior será a temperatura real de formação da austenita. Isto resulta num aumento na taxa de nucleação, que é maior que a taxa de crescimento e torna o grão de austenita mais fino.
No processo de fabricação, o aquecimento rápido e a preservação do calor a curto prazo são frequentemente empregados para obter estruturas de grãos ultrafinos.
Organização original
Como regra geral, quanto mais fina for a estrutura original do aço, maior será a dispersão dos carbonetos, o que leva a uma estrutura de grão mais fino da austenita.
