Зона расплавления мартенситных нержавеющих сталей

Зона расплавления мартенситных нержавеющих сталей с содержанием хрома от 11 до 14 % и углерода от 0,1 до 0,25 % кристаллизуется как дельта-феррит. Сегрегация углерода и других легирующих элементов в ряде случае может привести к образованию аустенита или смеси феррита и аустенита в конце процесса кристаллизации. При охлаждении металла шва в твердом состоянии аустенит поглощает феррит, и при температуре ниже 1100 °C < 2012 °F) будет существовать только аустенит. При дальнейшем охлаждении аустенит превратится в феррит. На рис. 4.4 схематично приведена последовательность такого превращения, а на рис. 4.6а — соответствующая микроструктура превращения.

Превращение типа 1: микроструктура полностью мартенситная

L —> L + Fр —> Fр —> Fр + A —> А —> мартенсит.

Если феррит формируется в конце процесса кристаллизации, то он может быть достаточно сильно обогащен элементами-ферритизаторами (в частности, хромом и молибденом, если последний присутствует), и при дальнейшем охлаждении с температур кристаллизации не произойдет превращения его в аустенит. Этот феррит располагается по границам зерен и субзерен, и окончательно микроструктура сварного шва будет состоять из смеси мартенсита и эвтектического феррита, так как феррит образуется по эвтектической реакции в конце процесса кристаллизации. Последовательность превращения схематично показана на рис. 4.5, а соответствующая микроструктура, полученная в результате такого превращения — на рис. 4.6с.

Превращение типа 2: двухфазный мартенсит + эвтектический феррит

L —> L + Fp + (A + Fc) —> Fp + A + Fc —> A+Fc —> M + Fc.

Также возможно, что изначально образовавшийся первичный феррит не превращается полностью в аустенит при повышенной температуре и сохраняется в структуре вплоть до охлаждения до комнатной температуры.

Превращение типа 3: двухфазный мартенсит + первичный феррит

L —> L + Fp —> Fp —> А + Fp —> M + F.

Микроструктура, полученная в результате последнего типа превращения, показана на рис. 4.6b.

Авторы работы предположили, что феррит может сохраниться вдоль центра осей исходных дендритов феррита вследствие неполного превращения аустенита. Это напоминает механизм "скелетного" образования феррита в аустенитных нержавеющих сталях. Хотя сохранение феррита в центре осей дендритов теоретически возможно при его присутствии в металле сварных швов, однако он обычно располагается по границам зерен и субзерен кристаллизации или вокруг участков мартенсита, как показано на рис. 4.6.

В зависимости от скорости охлаждения по мере его протекания возможно выделение карбидов. Обычно это карбиды M23C6 или M7C3, где под буквой M понимаются химические символы Cr и Fe. Последний карбид обычно не образуется в высокоуглеродистых сталях (при содержании углерода более 0,3 %).