Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/fonts/TeX/fontdata.js

Распределение углерода в низкотемпературном мартенсите на основе железа и его тетрагональность

В. Г. Гаврилюк1, С. А. Фирстов2, В. А. Сирош1, А. И. Тищенко1, Г. С. Могильный1

1Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
2Институт 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 α-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 ε-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