Выпуски МФиНТ »  Том 38, выпуск 4

Распределение углерода в низкотемпературном мартенсите на основе железа и его тетрагональность

В. Г. Гаврилюк$^{1}$, С. А. Фирстов$^{2}$, В. А. Сирош$^{1}$, А. И. Тищенко$^{1}$, Г. С. Могильный$^{1}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
$^{2}$Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, ул. Академика Кржижановского, 3, 03680, ГСП, Киев-142, Украина

Получена: 10.02.2016. Скачать: PDF

Распределение углерода в свежезакалённом Fe—C-мартенсите, полученном в процессе охлаждения до 4,5 К, исследовано методом мёссбауэровской спектроскопии. Установлено размещение атомов углерода в одной из трёх подрешёток октаэдрических междоузлий и не подтверждена частичная занятость ими других подрешёток или тетраэдрических междоузлий. Распад свежезакалённого изотермического мартенсита начинается при нагреве выше -50°C и приводит к исчезновению одиночных атомов углерода в $\alpha$-твёрдом растворе и образованию их кластеров. В сравнении с мартенситом, полученным закалкой при комнатной температуре, свежезакалённый низкотемпературный изотермический мартенсит характеризуется пониженной тетрагональностью, которая частично восстанавливается при последующем нагреве выше -50°C. Основываясь на оценках плотности дислокаций в полученном мартенсите и отсутствии выделения $\varepsilon$-карбида при последующем отпуске, сделан вывод, что, вследствие низкой прочности образованного несостаренного мартенсита, изотермическое мартенситное превращение сопровождается пластической деформацией. В результате предложена новая интерпретация аномально низкой тетрагональности низкотемпературного мартенсита, суть которой заключается в захвате и транспорте дислокациями скольжения неподвижных атомов углерода с удалением их из твёрдого раствора и образованием углеродных атмосфер в поле напряжений дислокаций. Приведено её сопоставление с существующими гипотезами. Обсуждены две возможные причины частичного восстановления тетрагональности при старении низкотемпературного мартенсита: (i) размораживание атмосфер Снука, созданных движущимися дислокациями при низких температурах, и (ii) когерентные напряжения на границах чередующихся областей, обогащённых и обеднённых углеродом в модулированной структуре состаренного мартенсита.

Ключевые слова: изотермическое мартенситное превращение, пластическая деформация, ближний атомный порядок, дислокации, тетрагональность.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v38/i04/0455.html

PACS: 61.05.cp, 61.72.Hh, 62.20.fq, 64.70.kd, 81.30.Hd, 81.30.Kf, 81.40.Lm

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. G. V. Kurdyumov and O. P. Maximova, Reports of AS USSR, 61: 83 (1948).
  2. C. Benedics, J. Iron Steel Inst., 77: 233 (1908).
  3. E. C. Bain, Chem. Met. Eng., 26: 543 (1922).
  4. S. S. Steinberg, Metallurg., 4: 68 (1930) (in Russian).
  5. V. D. Sadovsky and I. V. Shtishevskaya, Proc. UFAS USSR, 9: 45 (1937) (in Russian).
  6. V. A. Lobodyuk and E. I. Estrin, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 175, No. 7: 745 (2005) (in Russian).
  7. V. A. Lobodyuk and E. I. Estrin, Martensitic Transformations (Cambridge: Cambridge International Science Publishing: 2015).
  8. J. Pietikainen, J. Iron Steel Inst., 206: 74 (1968).
  9. J. Pietikainen, Trans. Iron and Steel Inst. of Japan, 25, No. 4: 340 (1985).
  10. G. T. Eldis and M. Cohen, Metall. Trans. A, 14, Iss. 6: 1007 (1983). Crossref
  11. V. N. Gridnev, V. G. Gavriljuk, V. V. Nemoshkalenko, Yu. A. Polushkin, and O. N. Razumov, Fiz. Met. Metalloved., 43, No. 3: 582 (1977) (in Russian).
  12. L. I. Lysak and Ya. N. Vovk, Fiz. Met. Metalloved., 20, No. 4: 540 (1965) (in Russian).
  13. L. I. Lysak and V. Ye. Danilchenko, Fiz. Met. Metalloved., 32, No. 3: 639 (1971) (in Russian).
  14. L. I. Lysak and L. O. Andrushchik, Fiz. Met. Metalloved., 26, No. 2: 380 (1968) (in Russian).
  15. L. I. Lysak and S. P. Kondratiev, Fiz. Met. Metalloved., 30, No. 5: 973 (1970) (in Russian).
  16. L. I. Lysak and B. I. Nikolin, Fiz. Met. Metalloved., 22, No. 5: 730 (1966) (in Russian).
  17. A. L. Roytburd and A. G. Khachaturyan, Fiz. Met. Metalloved., 30, No. 6: 1189 (1970) (in Russian).
  18. D. A. Mirzayev, S. V. Rushits, A. I. Ustinov, and Yu. H. Goykhenberg, Metallofizika, 4, No. 4: 43 (1982) (in Russian).
  19. M. Watanabe and C. M. Wayman, Scr. Metall., 5, Iss. 2: 109 (1971). Crossref
  20. L. I. Lysak, A. G. Drachinskaya, and N. A. Storchak, Fiz. Met. Metalloved., 34, No. 1: 84 (1972) (in Russian).
  21. L. I. Lysak, S. A. Artemyuk, and Yu. M. Polyshchuk, Fiz. Met. Metalloved., 35, No. 5: 1098 (1973) (in Russian).
  22. L. K. Mykhaylova, Reports of AS USSR, 216, No. 4: 778 (1974).
  23. G. V. Kurdyumov and A. G. Khachaturyan, Acta Metall., 23, Iss. 9: 1077 (1975). Crossref
  24. J. R. Entin, V. A. Somenkov, and S. Sh. Shylstein, Dokl. Akad. Nauk USSR, 206: 1096 (1972) (in Russian).
  25. V. G. Gavriljuk, V. N. Gridnev, V. V. Nemoshkalenko, O. N. Razumov, and Yu. A. Polushkin, Fiz. Met. Metalloved., 43, No. 3: 582 (1977) (in Russian).
  26. H. Ino, T. Ito, S. Nasu, and U. A. Gonser, Acta Metall., 30: 9 (1982). Crossref
  27. J.-M. Genin, Metall. Trans. A, 18: 1371 (1987). Crossref
  28. V. G. Gavriljuk, W. Theisen, V. V. Sirosh, E. V. Polshin, A. Kortmann, G. S. Mogilny, Yu. N. Petrov, and Ye. V. Tarusin, Acta Mater., 61: 1705 (2013). Crossref
  29. D. E. Kaputkin, Mat. Sci. Eng. A, 438–440: 207 (2006). Crossref
  30. P. M. Gielen and R. Kaplow, Acta Metall., 15: 49 (1967). Crossref
  31. T. Moriya, H. Ino, and F. E. Fujita, J. Phys. Soc. Japan, 24: 60 (1968).
  32. M. Lesoille and P. M. Gielen, Metall. Trans., 3: 2681 (1972).
  33. R. I. Entin, V. A. Somenkov, and S. S. Shilstein, Reports of AS USSR, 5: 1096 (1972) (in Russian).
  34. W. K. Choo and R. W. Kaplow, Acta Metall., 21: 725 (1973). Crossref
  35. N. de Cristopharo and R. Kaplow, Metall. Trans. A, 8: 35 (1977). Crossref
  36. A. L. Sozinov, A. G. Balanyuk, and V. G. Gavriljuk, Acta Mater., 45: 225 (1997). Crossref
  37. O. N. C. Uwakweh, J. Ph. Bauer, and J.-M. R. Genin, Metall. Trans. A, 21: 589 (1990). Crossref
  38. J. Foct, J. P. Senateur, J. M. Dubois, and G. le Caer, J. Phys. Colloques, 40: C2-647 (1979). Crossref
  39. J. Foct, G. Le Caer. J. M. Dubois, and R. Faivri, Veglici, Borki, Azotki w Stalakh (Poznan: Politecn. Poznan: 1978), p. 225.
  40. R. Ingalls, Phys. Rev., 133, Iss. 3A: 787 (1964). Crossref
  41. R. E. Watson, A. C. Gossard, and J. Jafet, Phys. Rev., 140, Iss. 1A: 375 (1965). Crossref
  42. M. H. Cohen and F. Reif, Solid. Phys., 5: 321 (1957). Crossref
  43. R. A. Taylor, L. Chang, G. B. Olson, G. D. W. Smith, M. Cohen, and J. B. Wander Sande, Metall. Trans. A, 20: 2717 (1989). Crossref
  44. O. N. C. Uwakweh, J.-M. R. Genin, and J.-F. Silvain, Metall. Trans. A, 22, Iss. 4: 797 (1991). Crossref
  45. V. O. Sirosh, A. I. Tyshchenko, G. S. Mogilnyi, Yu. M. Petrov, E. V. Polshin, and V. G. Gavriljuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 36, No. 7: 871 (2014) (in Russian). Crossref
  46. D. V. Wilson, Acta Metall., 5: 293 (1957). Crossref
  47. J. K. Tien, A. W. Thompson, I. M. Bernstein, and R. J. Richards, Metall. Trans. A, 7, Iss. 6: 821 (1976). Crossref
  48. A. J. West and M. R. Louthan, Metall. Trans. A, 10, Iss. 11: 1675 (1979). Crossref
  49. G. S. Frankel and R. M. Lataqnision, Metall. Trans. A, 17, Iss. 5: 861 (1986). Crossref
  50. M. A. Matosyan and V. M. Golikov, Protective Coatings on Metals (Kiev: Naukova Dumka: 1970), vol. 3, p. 57 (in Russian).
  51. T. N. Lipchin, L. G. Chernuka, A. U. Pavlova, and V. I. Suntsev, Metal Science and Heat Treatment of Metals, Iss. 2: 66 (1973) (in Russian).
  52. L. N. Larikov, V. F. Mazanko, V. M. Falchenko et al., Reports of Academy of Sciences of Ukrainian SSR, Iss. 7: 636 (1975) (in Russian).
  53. I. M. Karnaukhov, O. Ye. Pogorelov, and M. S. Chernolevs’ky, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 28, No. 6: 827 (2006) (in Russian).
  54. M. V. Belous and V. T. Cherepin, Fiz. Met. Metalloved., 12, No. 5: 685 (1961) (in Russian).
  55. V. N. Gridnev, V. G. Gavriljuk, I. Ya. Dekhtyar, Yu. Ya. Meshkov, V. G. Prokopenko, and P. S. Nizin, phys. status solidi (a), 14, Iss. 2: 689 (1972). Crossref
  56. V. G. Gavriljuk, Fiz. Met. Metalloved., 45, No. 5: 969 (1978) (in Russian).
  57. V. N. Gridnev and V. G. Gavriljuk, Physics of Metals (USSR), 4, No. 3: 531 (1982).
  58. V. G. Gavriljuk, Mat. Sci. Eng. A, 345: 81 (2003). Crossref
  59. Yu. Ivanisenko, W. Lojkowski, R. Z. Valiev, and H.-J. Fecht, Acta Mater., 51: 5555 (2003). Crossref
  60. Y. J. Li, P. Choi, C. Borchers, S. Westerkamp, S. Goto, D. Raabe, and R. Kirchheim, Acta Mater., 59: 3965 (2011). Crossref
  61. A. H. Cottrell and B. A. Bilby, Proc. Phys. Soc. A, 62: 49 (1949).
  62. M. A. Shtremel, B. Winderlich, and F. F. Sagdarova, Fiz. Met. Metalloved., 47, No. 4: 754 (1979) (in Russian).
  63. A. Inoue, T. Ogura, and T. Masumoto, J. Jap. Inst. Metals, 37, No. 8: 875 (1973).
  64. A. Inoue, T. Ogura, and T. Masumoto, Metall. Trans. A, 8, Iss. 11: 1689 (1977). Crossref
  65. F. A. Garner and J. M. McCarthy, Physical Metallurgy of Controlled Expansion Invar-Type Alloys (Eds. K. C. Russel and D. F. Smith) (Warendale, PA: TMS–AIME: 1990), p. 187.
  66. D. N. Movchan, V. N. Shyvanyuk, B. D. Shanina, and V. G. Gavriljuk, phys. status solidi (a), 207, Iss. 8: 1796 (2010). Crossref
  67. K. Ullakko and V. G. Gavriljuk, Acta Metallurgica et Materialia, 40, Iss. 10: 2471 (1992). Crossref

© 2013–2017 «ИМФ НАН Украины»