Кинетика (Kinetics)

Кинетику бейнитной реакции следует рассматривать как совокупность нескольких отличных друг от друга процессов. Субячейка зарождается на границе аустенитного зерна и ее удлинение происходит с некоторой скоростью до тех пор, пока рост не будет остановлен в результате пластической деформации аустенита. Затем новые субячейки зарождаются возле вершин существующей субячейки и по мере развития этого процесса формируется бейнитный агрегат. Общая скорость удлинения агрегата, таким образом, меньше, чем скорость удлинения одной субячейки, поскольку существует некоторый интервал между последовательным формированием субячеек. Объемная доля бейнита зависит от общего количества агрегатов, растущих в различных частях образца. Образование карбидов также оказывает влияние на кинетику превращения, в первую очередь за счёт изменения содержания углерода в остаточном аустените или пересыщенном феррите. sobresaturada en carbono.

Немного известно о зарождении бейнитного феррита, за исключением того, что энергия активации зарождения прямо пропорциональна двжущей силе превращения. Этот факт находится в соответствии с теорией, описывающей зарождение мартенсита. Однако, в отличие от мартенситного превращения, углерод должен перераспределяться между аустенитом и бейнитной альфа-фазой в процессе её зарождения, однако последующий рост субячеек из зародышей происходит бездиффузионно.

Размер отдельных пластин бейнитного феррита слишком мал для того, чтобы их можно было наблюдать с использованием оптической микроскопией. Этот метод способен выявить только бейнитные агрегаты. Использование техники с более высоким разрешением, такой как фотоэмисионный електронный микроскоп, дало возможность непосредственно изучить развитие бейнитной реакции. Не удивительно, что измеренная скорость удлинения отдельных пластинок бейнитной альфа-фазы была значительно больше той, которая предсказана в предположении роста контролируемого диффузией. Тем не менее, скорость роста бейнитной альфа-фазы значительно меньше скорости роста мартенсита, поскольку движущая сила образования бейнитной альфа-фазы меньше, в следствие более высоких температур реализации превращения. Пластины бейнитной альфа-фазы растут с постоянной скоростью, но рост обычно прекращается до того, как они пересекут аустенитное зерно.

Скорость удлинения бейнитного агрегата меньше, вследствие замедления, вызванного последующим зарождением субячеек. Тем не менее, измеренная скорость удлинения агрегата обычно на порядок выше, чем скорость, ожидаемая в предположениии роста контролируемого диффузией. Утолщение бейнитных агрегатов выглядит как прерывистый процесс, причём экспериментально наблюдаемое утолщение происходит за счёт дискретного появления ступеней толщиной около 0.5 микрометра. Высота этих ступеней совпадает с размером субячеек, определённым просвечивающей электронной микроскопией тонких фольг. Таким образом, процесс утолщения зависит от скорости зарождения субячеек в окружающих объёмах аустенита внутри агрегата.

Общие характеристики превращения - изменение объёмной доли бейнита в зависимости от времени и температуры превращения, размера аустенитного зерна, химического состава сплава - наиболее удобно представить в виде изотермической диаграммы распада переохлажденного аустенита. В упрощенном виде такая диаграмма состоит из двух С-образных кривых. Первая кривая, в области высоких температур, описывает формирование продуктов диффузионного превращения - феррита и перлита, тогда как С-кривая в области низких температур описывает образование продуктов сдвигового превращения - Видманштеттова феррита и бейнита. В нелегированных сталях превращения реализуются быстро, вследствие чего обе С-кривые перекрываются настолько сильно, что выглядят как одна кривая, которая представляет собой комбинацию всех вышеперечисленных реакций. С увеличением содержания легирующих элементов в сплаве распад аустенита замедляется и две С-образные кривые проявляются на диаграмме более отчётливо. Боле того, на диаграмме появляется узкий интервал температур, соответствующий темепарутре Бн, в котором аустенит характеризуется высокой устойчивостью. Существование этой области очень важно для создания высокопрочных сталей, которые должны подвергаться деформации в аустенитном состоянии при низких температурах перед началом фазового превращения.