Ещё раз о природе образования мартенсита в железе и сталях
И. Н. Лаптев, А. А. Пархоменко
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, ул. Академическая, 1, 61108 Харьков, Украина
Получена: 24.07.2020. Скачать: PDF
С позиций метода фазовых диаграмм мартенситных превращений (ФДМП) выполнен анализ литературных данных, полученных экспериментально и теоретически при изучении мартенситных превращений в углеродистых сталях, начиная с 20-х годов прошлого столетия и заканчивая современными работами. В соответствии с ФДМП, нельзя рассматривать полиморфные фазовые превращения (в том числе и мартенситные) без учёта участия в них вакансий. Именно вакансии являются связующим звеном, которое объединяет в единое целое объём, деформации и напряжения. Сопоставление известных данных об изменениях параметров кристаллических решёток аустенита, феррита и мартенсита позволило сделать вывод о том, что при образовании мартенситного кристалла углерод просто смещается во всех ячейках вдоль ребра, благоприятно ориентированного относительно действующего градиента закалочных напряжений. При этом тетрагональность мартенсита в углеродистых сталях определяет не углерод, а комплексы «вакансия-углерод», возникающие в результате, например, закалки. Предложена схема определения волн концентрационных неоднородностей в углеродистых сталях. Построены зависимости $\Delta T = M_s - M_f$ от концентрации углерода в виде гауссовых кривых. На основе этих построений показано, что в мартенсите не может содержаться углерода более 1% вес. Метод ФДМП позволяет разделить процесс образования мартенсита на два этапа. Первый этап — образование упругого «аустенитного» мартенсита ($\gamma^{'}$-фаза) сдвигом в процессе охлаждения. Деформация кристалла осуществляется до тех пор, пока $\gamma^{'}$-фаза остаётся устойчивой. Второй этап — потеря устойчивости, обособление кристалла и превращение его в «ферритный» ($\alpha^{'}$-фаза) мартенсит. Второй этап — квантово-механическое явление, так как процесс обусловлен изменением межатомных связей. Процесс протекает мгновенно, чистым сдвигом и при неизменной температуре.
Ключевые слова: кристаллическая структура, фазовые превращения, мартенсит, углеродистая сталь, тетрагональность, вакансии, напряжения.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i11/1583.html
PACS: 61.50.Ks, 61.66.Dk, 61.72.Bb, 61.72.Dd, 61.72.S-, 81.30.Kf