АУСТЕНИТ

АУСТЕНИТ – структурная составляющая углеродистых и легированных сталей и чугунов, возникающая при термической обработке сплавов в соответствии с диаграммой состояния железо-углерод, в углеродистых сталях в равновесном состоянии аустенит существует только при высоких температурах, начиная с 723° С. Область существования аустенита на диаграмме состояния железо – углерод имеет сложную форму. Для чистого железа область существования аустенита соответствует интервалу температур от 910° С (температура аллотропического превращения a-железа в g-железо) до 1400° С (температура аллотропического превращения g-железа в d-железо). По мере увеличения содержания углерода температура превращения (начала образования аустенита) снижается и достигает минимума (723° С) при концентрации углерода 0,8%. Максимальное содержание углерода в аустените составляет 1,7% и соответствует температуре 1130° С. Металлографическое исследование при высоких температурах показывает, что аустенит имеет форму полиэдрических зерен, размеры которых увеличиваются в процессе выдержки при высоких температурах.

При понижении температуры аустенит распадается на феррит и цементит (Fe₃C) и возникает пластинчатая структура перлита, которая на металлографическом шлифе (сечении) имеет вид полосчатой структуры из полосок феррита и цементита.

Легирование стали различными элементами влияет на область существования аустенита на диаграмме состояния. Эта область может почти полностью исчезать (ферритные стали), но аустенит может и не распадаться при охлаждении и сохраняться при комнатной или более низких температурах (аустенитные стали). При быстром охлаждении (закалке) в углеродистых сталях, содержащих более 0,3% углерода, аустенит переходит в мартенсит с повышенными механическими характеристиками. Однако при дальнейшем увеличении содержания углерода это превращение происходит не во всем объеме и, например, закаленная сталь, содержащая 0,9–1% углерода, наряду с мартенситом, содержит остаточный аустенит.

Рентгеноструктурным методом установлено, что аустенит является твердым раствором. В углеродистых сталях это твердый раствор внедрения, в котором атомы углерода входят внутрь элементарной ячейки g-железа. В сталях, содержащих другие металлы (кроме железа, легированные стали), атомы металлов замещают атомы железа в кристаллической решетке и возникает твердый раствор замещения.

Аустенит имеет гранецентрированную кубическую структуру, т.е. в элементарной кубической ячейке атомы железа расположены в вершинах и центрах граней. Легированные аустенитные стали имеют повышенную прочность и химическую стойкость при высоких температурах по сравнению с обычными углеродистыми сталями. Эти стали не удается упрочнить термической обработкой, т.к. у них при охлаждении нет фазовых превращений.

В последние годы показано, что можно упрочить эти стали путем обработки ударными волнами (взрывом). Так, например, износостойкость аустенитной стали, используемой для изготовления стрелочных переводов на железнодорожных рельсах, после обработки взрывом существенно возрастает.

Лев Миркин