ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Спинодальный распад в железо-углеродистом мартенсите из "Теория фазовых превращений и структура твердых растворов" Так как, в силу кристаллогеометрии мартенситного превращения, свежезакаленный мартенсит находится в полностью упорядоченном состоянии (т] = 1), то мы приходим к выводу, что полностью упорядоченное состояние отвечает минимуму энергии внутренних напряжений, связанной с сопряжением аустенитной и мартенситной фаз. Это означает, что разупорядочение может привести только к увеличению упругой энергии. [c.353] В самом деле, любое перераспределение атомов внедрения между октаэдрическими подрешетками, ведущее к разупорядочению, изменяет параметры решетки мартенсита, и следовательно, изменяет геометрические размеры мартенситного кристалла. При этом происходит нарушение оптимальных условий сопряжения фаз, сложившихся в результате мартенситного превращения на границе мартенситный кристалл — аустенитная матрица , и, как следствие этого,— возрастание упругой энергии. Последнее является тем дополнительным фактором, который обеспечивает стабильность исходного упорядоченного состояния. [c.353] Сделанные выводы сохраняют свою справедливость и в случае, когда сталь не содержит остаточного аустенита, а представляет собой конгломерат различным образом ориентированных мартенситных кристаллов. В этой ситуации увеличение упругой энергии при разупорядочений будет связано с нарушением оптимальных условий сопряжения на границах между различно ориентированными мартенситными кристаллами. [c.353] При рассчитанных значениях энергетических параметров = = 0,33 96, = —2,70 эв имеем I = 0,224. Это значение не попадает в интервал, заданный неравенством (43.4). Последнее означает, что в системе яе реализуется фазовый переход первого рода типа порядок — беспорядок. [c.355] Мы приходим к следующему выводу если кристалл свежезакаленного мартенсита, к которому применимо приближение самосогласованного поля, заключен в матрицу остаточного аустенита, то процесс упорядо чения в нем испытывает кардинальные изменения по сравнению со случаем изолированного кристалла. [c.355] На рис. 75 приведена температурная зависимость параметра дальнего порядка при I = 0,224. Из рисунка видно, что наличие матрицы приводит к трем эффектам 1) к уже отмеченному эффекту исчезновения фазового перехода 2) к повышению параметра дальнего порядка 3) к тому, что мартенсит сохраняет свою тетрагональность при любых температурах. [c.355] Процессы перераспределения углерода по междоузлиям мартенсита были недавно обнаружены в сплавах Ре — Мп — С [263—2671. В этих работах было найдено, что при низких температурах свежезакаленный мартенсит марганцевых сталей с мартенситной точкой, расположенной ниже 0°С, обладает необычной тетрагональной решеткой параметр а больше, а параметр с меньше, чем соответствующие параметры нормальной решетки мартенсита для данного содержания углерода в стали. Аномальная решетка, таким образом, обладает пониженной тетрагональностью в свежезакаленном состоянии. Замечательно, что при нагреве до комнатной температуры тетрагональность мартенсита увеличивается, однако так и не достигает своего нормального Значения. [c.355] Для объяснения образования мартенсита с аномальным отношением осей (х -мартенсита) Лысак и Николин [2641 предположили, что в этих сталях у — а мартенситное превращение происходит через промежуточную гексагональную решетку е-мартен-сита. При прямом 7 — а превращении должен образовываться мартенсит с нормальной степенью тетрагональности. В случае же перехода у е а, как полагают авторы (2641, часть атомов углерода может оказаться в тетраэдрических междоузлиях и вызвать аномальную тетрагональность. [c.356] Деформация Курдюмова — Закса, приводящая к 7 — а перестройке, превращает двойникование по системе [112] (111)л в двойниковый сдвиг по системе [0I1] (011)а в решетке а-железа. [c.357] Частично разупорядоченное распределение атомов углерода, реализующееся в результате бездиффузионного превращения, не является равновесным относительно перераспределения атомов углерода между подрешетками октаэдрических междоузлий. Поэтому нагрев мартенсита до комнатных температур обеспечивает кинетические возможности для перераспределения атомов углерода вплоть до достижения равновесного распределения. Если свежезакаленный мартенсит марганцевой стали был бы изолирован от матрицы, то при комнатной температуре, начиная с состава приблизительно 0,7 вес.% С, реализовалось бы состояние с г) = 1 (см. рис. 74), т. е. состояние с тетрагональностью, близкой к нормальной . То обстоятельство, что кристаллы аномального мартенсита заключены в матрицу, вносит свои коррективы в процесс упорядочения. Как и в случае нормального мартенсита, наличие сопряжения решеток приводит к стабилизации того распределения атомов углерода, которое имеет место в свежеобразованном состоянии. [c.358] Однако если в нормальном мартенсите, для которого в свежеобразованном состоянии т) = 1, эффект сопряжения фаз подавляет тенденцию к разупорядочению, то в аномальном мартенсите марганцевой стали, для которого в свежеобразованном состоянии имеет место частично разупорядоченное состояние с т) 1, эффект сопряжения фаз подавляет тенденцию к упорядочению. Последнее обстоятельство, по-видимому, и является причиной того, что при комнатной температуре тетрагональность мартенсита марганцевой стали увеличивается, но так и не достигает значений, которые имеют место для нормального мартенсита (см. рис. 77). [c.358] Обнаруженный в работах [263—265] эффект упорядочения в свежезакаленном мартенсите позволяет определить тепловой эффект, связанный с перераспределением атомов углерода между различными подрешетками октаэдрических междоузлий. Энергия перехода одного атома углерода из чужой в свою подрешетку октаэдрических междоузлий была определена микрокалориметри-ческим методом в работе [269]. Для мартенсита марганцевой стали с содержанием углерода 1 вес.% С эта энергия равна 0,1 эв. [c.358] Эта цифра находится в хорошем согласии с зкспериментальным значением 0,1 эв [269]. [c.359] В предыдущих параграфах было показано, что основную роль во взаимодействии атомов внедрения играет деформационная энергия, обязанная своим происхождением интерференции полей упругих напряжений. Эта энергия может быть вычислена через атомарные характеристики а-железа и концентрационную зависимость параметров решетки мартенсита. Используя потенциалы деформационного взаимодействия в статистико-термодинамических расчетах, можно определить те явления, которые имеют место в модельном растворе замещения aFe — С. [c.360] Е меем Н (к) 0. В этом случае амплитуды соответствующих концентрационных волн будут возрастать со временем по экспоненциальному закону (45.1), т. е. концентрационные неоднородности будут развиваться со временем. [c.361] Таким обраэом, иэ (45.12) следует, что на ранней стадии спинодального распада вблизи всех узлов обратной решетки мартенсита возникают области аномального рассеяния. Их форма и размеры совпадают с формой и размерами областей спинодальной неустойчивости и, следовательно, будут описываться уравнением (44.11) поверхности в к-пространстве. [c.363] На поздней стадии распада деление обратного пространства на две области оказывается условным, так как возникает эффект взаимодействия различных концентрационных волн. В результате происходит нарастание концентрационных волн, принадлежащих области устойчивости, которые на ранних стадиях распада оставались равными нулю. При этом происходит расслоение твердого раствора и, по-видимому, перестройка кристаллической решетки обогащенной фазы, ведущая к образованию карбидов. Рассмотрение этого процесса не входит в нашу задачу. [c.363] Используя сечения обратной решетки, приведенные на рис. 79, можно восстановить пространственную форму диффузных максимумов. Для случая = 0,56 она изображена на рис. 82. Эту фигуру можно представить себе как два четырехлепестковых колокольчика , имеющих общую вершину, положение которой совпадает с положением узла обратной решетки мартенсита, и общую ось, являющуюся осью тетрагональности. [c.363] Вернуться к основной статье