Ще раз про природу утворення мартенситу в залізі та сталях

I. М. Лаптєв, О. О. Пархоменко

Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, вул. Академічна, 1, 61108 Харків, Україна

Отримано: 24.07.2020. Завантажити: PDF

З позицій методу фазових діаграм мартенситних перетворень (ФДМП) проведено аналіз літературних даних, отриманих експериментально і теоретично при вивченні мартенситних перетворень в вуглецевих сталях, починаючи з 20-х років минулого століття і закінчуючи сучасними роботами. Відповідно до ФДМП, не можна розглядати поліморфні фазові перетворення (в тому числі і мартенситні) без урахування участі в них вакансій. Саме вакансії є сполучною ланкою, яка об’єднує в єдине ціле об’єм, деформації та напруги. Зіставлення відомих даних про зміни параметрів кристалічних ґратниць аустеніту, фериту і мартенситу дозволило зробити висновок про те, що при утворенні мартенситного кристала Карбон просто зміщується у всіх комірках вздовж ребра, сприятливо орієнтованого щодо чинного градієнта гартівних напружень. При цьому тетрагональність мартенситу у вуглецевих сталях визначає не Карбон, а комплекси «вакансія–Карбон», що виникають в результаті, наприклад, гарту. Запропоновано схему визначення хвиль концентраційних неоднорідностей у вуглецевих сталях. Побудовано залежності $\Delta T = M_s - M_f$ від концентрації Карбону. На основі цих побудов показано, що в мартенситі не може міститися Карбону більше 1% ваг. Метод ФДМП дозволяє розділити процес утворення мартенситу на два етапи. Перший етап — утворення пружного «аустенітного» мартенситу ($\gamma^{'}$-фаза) зсувом в процесі охолодження. Деформація кристала здійснюється до тих пір, поки $\gamma^{'}$-фаза залишається стійкою. Другий етап — втрата стійкості, виокремлення кристала і перетворення його в «феритний» ($\alpha^{'}$-фаза) мартенсит. Другий етап є квантово механічним явищем, оскільки процес обумовлено зміною міжатомних зв’язків. Процес протікає миттєво, чистим зсувом і при незмінній температурі.

Ключові слова: кристалічна структура, фазові перетворення, мартенсит, вуглецева сталь, тетрагональність, вакансії, напруження.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v42/i11/1583.html

PACS: 61.50.Ks, 61.66.Dk, 61.72.Bb, 61.72.Dd, 61.72.S-, 81.30.Kf


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. С. С. Штейнберг, ЖТФ, 5, № 2: 362 (1935).
  2. А. П. Гуляев, Металловедение (Москва: Оборонгиз: 1963).
  3. С. П. Ошкадеров, УФМ, 12, № 2: 269 (2011). Crossref
  4. А. Г. Хачатурян, Теория фазовых превращений и структура твёрдых растворов (Москва: Наука: 1974).
  5. Ю. Н. Коваль, В. А. Лободюк, Деформационные и релаксационные явления при превращениях мартенситного типа (Киев: Наукова думка: 2010).
  6. Ю. Я. Мешков, Труды международной конференции «Современные проблемы физики металлов и металлических систем» (Киев: ИМФ им. Г. В. Курдюмова: 2016).
  7. Э. Э. Каминский, М. Д. Перкас, Сборник ЦНИИЧМ «Проблемы металловедения и физики металлов» (Москва: Металлургия: 1949), с. 211.
  8. М. П. Арбузов, Сборник научных работ лаборатории металлофизики АН УССР «Вопросы физики металлов и металловедения», № 6 (Киев: Изд-во АН УССР: 1955).
  9. Г. В. Курдюмов, Явления закалки и отпуска стали (Москва: Металлургия: 1960).
  10. Г. В. Курдюмов, Л. М. Утевский, Р. И. Энтин, Превращения в железе и стали (Москва: Наука: 1977).
  11. Г. В. Курдюмов, Л. И. Лысак, ЖТФ, 19: 525 (1949).
  12. В. А. Лободюк, Ю. Я. Мешков, Металлофиз. новейшие технол., 39, № 9: 1281 (2017). Crossref
  13. И. Н. Лаптев, А. А. Пархоменко, East European Journal of Physics, 4, № 3: 92 (2017).
  14. О. П. Морозов, Д. А. Мирзаев, М. М. Штейберг, ФММ, 32, № 6: 1290(1971).
  15. А.Дамаск, Дж. Динс, Точечные дефекты в металлах (Москва: Мир: 1966).
  16. N. Ya. Rokhmanov, I. N. Laptev, I. P. Onishenko, and O. O. Parkhomenko, Functional Materials, 13, No. 2: 255 (2006).
  17. В. А. Лободюк, Ю. Я. Мешков, Металлофиз. новейшие технол., 42, № 1: 123 (2020). Crossref
  18. G. V. Kurdyumov and A. G. Khachaturyan, Acta Metallurg., 23, Iss. 9: 1077 (1975). Crossref
  19. И. Н. Лаптев, А. А. Пархоменко, УФМ, 11, вып. 1: 19(2010). Crossref
  20. І. М. Лаптєв, О. О. Пархоменко, Вакансії, мартенситні перетворення і ресурс ядерних реакторів (Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна: 2018).