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


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. A. V. Movchan and A. P. Bachurin, and L. G. Pedan, Dopov. Nac. Akad. Nauk Ukr., No. 7: 104 (2000) (in Russian).
  2. K. P. Bunin, V. I. Movchan, and V. V. Nikiforova, Izv. VUZov. Chern. Metall., No. 2: 106 (1977) (in Russian).
  3. V. I. Movchan and V. V. Vladimirova, Izv. Akad. Nauk SSSR. Metally, No. 4: 91 (1982) (in Russian).
  4. V. I. Movchan and V. V. Vladimirova, Izv. Akad. Nauk SSSR. Metally, No. 6: 52 (1988) (in Russian).
  5. M. Ichinose, F. Togashi, K. Ishida, and T. Nishizawa, Metall. Mater. Trans., 25A, No. 3: 531 (1994). Crossref
  6. B. Chalmers, Teoriya Zatverdevaniya (Principles of Solidification) (Moscow: Metallurgiya: 1968) (Russian translation).
  7. W. W. Mullins and R. F. Sekerka, J. Appl. Phys., 35, No. 2: 444 (1964). Crossref
  8. M. Hillert, Phase Equilibria, Phase Diagrams and Phase Transformations (Cambridge: Cambridge University Press: 2007). Crossref
  9. M. A. Krishtal, Mekhanizm Diffuzii v Zheleznykh Splavakh [Diffusion Mechanism in Iron Alloys] (Moscow: Metallurgiya:1972) (in Russian).
  10. V. Raghavan, J. Alloy Phase Diagrams. India, 2, No. 2: 97 (1986).