Анализ устойчивости плоского фронта $\alpha \rightarrow \gamma$-перекристаллизации при науглероживании ферритных сплавов
А. В. Мовчан, Е. А. Черноиваненко
Национальная металлургическая академия Украины, просп. Гагарина, 4, 49600 Днепр, Украина
Получена: 02.05.2018; окончательный вариант - 12.10.2018. Скачать: PDF
Проанализирована $\alpha \rightarrow \gamma$-перекристаллизация при пересыщении углеродом феррита, легированного $\alpha$-стабилизатором. При перекристаллизации $\alpha$-стабилизатор перераспределяется между аустенитом и ферритом, плоский фронт перекристаллизации теряет устойчивость и трансформируется в ячеистый или дендритный. При анализе был использован метод возмущений, который был разработан W. W. Mullins, R. F. Sekerka для кристаллизующихся сплавов. На плоский фронт перекристаллизации было наложено синусоидальное возмущение с бесконечно малой амплитудой. Скорость перемещения каждого элемента межфазной поверхности вычислялась через диффузионный поток углерода из аустенита и через поток $\alpha$-стабилизатора в феррит. Скорости были приравнены и получено выражение для изменения амплитуды возмущения. Установлены наиболее значимые факторы, влияющие на устойчивость плоского фронта $\alpha \rightarrow \gamma$-перекристаллизации, а именно: разность концентраций $\alpha$-стабилизатора в феррите и аустените на межфазной границе, средняя скорость перемещения фронта, коэффициент диффузии $\alpha$-стабилизатора в феррите, коэффициент натяжения межфазной поверхности. Все факторы зависят от температуры; поэтому с её изменением значимость факторов может изменяться. На примере сплавов системы Fe–Si–C показано соответствие теоретических и экспериментальных результатов исследования. Показана возможность применения полученных результатов для описания кооперативного превращения $\alpha \rightarrow \gamma$ + карбид при науглероживании ферритных сплавов железа с карбидообразующими элементами.
Ключевые слова: ферритные сплавы, науглероживание, фронт $\alpha \rightarrow \gamma$-перекристаллизации, ячеистая структура, метод возмущений.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v41/i01/0013.html
PACS: 61.72.S-, 64.70.kd, 81.10.Aj, 81.10.Jt, 81.30.Bx, 81.30.Kf, 81.65.Lp