Инварные аномалии и мартенситное превращение в сталях и сплавах на основе Fe–Ni в сильном магнитном поле и без него

И. В. Золотаревский

Национальный университет «Запорожская политехника», ул. Жуковского, 64, 69063 Запорожье, Украина

Получена: 12.03.2021; окончательный вариант - 27.10.2021. Скачать: PDF

Проанализировано влияние сильных импульсных магнитных полей на мартенситное превращение в сталях и сплавах, основу которых составляют железоникелевые составы, обладающие «инварными аномалиями» определённых физических свойств. Показано, что аномально большое смещение мартенситной точки некоторых сталей и сплавов в сильных магнитных полях при низких температурах обусловлено магнитным фазовым переходом первого рода. Этот переход вызван перестройкой неколлинеарной магнитной структуры $\gamma$-фазы в коллинеарную с изменением координационного числа при достижении критического межатомного расстояния, в результате изменения объёма, сопровождающего парапроцесс. Переход аустенита в мартенсит по типу магнитного фазового перехода первого рода возможен и без магнитного поля, если критическое межатомное расстояние достигается в мартенситной точке за счёт спонтанной магнитострикции. Это возможно при большом содержании основного компонента — железа, при оптимальном соотношении конкурирующих атомов железа и никеля, присутствии «катализатора» (Cr, Mn) и элементов, увеличивающих межатомное расстояние (С, N). Предполагается, что магнитно-фазовый переход с изменением объёма возникает в области магнитно-концентрационных неоднородностей с повышенным содержанием атомов железа, которые могут быть парамагнитными, антиферромагнитными или находиться в состоянии спинового стекла. Зарождение мартенсита при обычном фазовом переходе по атермической кинетике в сталях и сплавах близких составов, очевидно, базируется на таких же неоднородностях, как и при магнитном переходе первого рода. Неоднородности, имеющие в своём составе большее количество атомов Fe, чем среднее по сплаву, сами по себе имеют большую движущую силу, стремясь к переходу ГЦК- в ОЦК- или в ОЦТ-структуры.

Ключевые слова: спонтанная и вынужденная магнитострикции, магнитный фазовый переход первого рода, $\gamma \to \alpha$-превращение, магнитные неоднородности, центры новой фазы.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i02/0159.html

PACS: 64.70.kd, 75.30.Kz, 75.50.Ee, 75.60.Ej, 75.80.+q, 81.30.Hd, 81.30.Kf


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. В. Д. Садовский, Н. М. Родигин, Л. В. Смирнов, Г. М. Филончик, И. Г. Факидов, ФММ, 12, № 2: 302 (1961).
  2. М. А. Кривоглаз, В. Д. Садовский, Л. В. Смирнов, Е. А. Фокина, Закалка стали в магнитном поле (Москва: Наука: 1977).
  3. В. Д. Садовский, Л. В. Смирнов, Е. А. Фокина, П. А. Малинен, И. П. Сорокин, ФММ, 24: 918 (1967).
  4. В. М. Счастливцев, Л. Н. Ромашев, В. Д. Садовский, ФММ, 67, № 4: 629 (1989).
  5. М. А. Кривоглаз, В. Д. Садовский, ФММ, 18, № 4: 502 (1964).
  6. И. В. Золотаревский, Н. С. Косенко, М. А. Кривоглаз, Металлофизика, 1, № 2: 17 (1979).
  7. И. В. Золотаревский, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 5: 625 (2015). Crossref
  8. И. В. Золотаревский, С. В. Лоскутов, М. О. Щетинина, ФММ, 119, № 8: 794 (2018). Crossref
  9. Н. П. Гражданкина, УФН, 96, № 2: 291 (1968). Crossref
  10. С. В. Вонсовский, Магнетизм (Москва: Наука: 1971).
  11. Э. А. Завадский, В. И. Вальков, Магнитные фазовые переходы (Киев: Наукова думка: 1980).
  12. Е. В. Кузьмин, Г. А. Петраковский, Э. А. Завадский, Физика магнитоупорядоченных веществ (Новосибирск: Наука: 1976).
  13. G. Oomi and N. Mōri, J. Phys. Soc. Jpn., 50, No. 9: 2924 (1981). Crossref
  14. И. В. Золотаревский, Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении, № 2: 22 (2020). Crossref
  15. И. В. Золотаревский, М. О. Щетинина, А. И. Золотаревский, ФММ, 122, № 2: 138 (2021). Crossref
  16. E. X. Sun, D. Z. Yang, T. Y. Hsu, F. M. Yang, and Y. W. Zhao, ISIJ International, 29, No. 2: 154 (1989). Crossref
  17. Л. Д. Ворончихин, И. Я. Георгиева, ФММ, 44: 207 (1977).
  18. Л. Н. Ромашев, А. А. Леонтьев, В. М. Счастливцев, В. Д. Садовский, ФММ, 57, № 4: 768 (1984).
  19. T. Kakeshita, K. Shimizu, S. Funada, and M. Date, Acta Metal., 33, No. 8: 1381 (1985). Crossref
  20. T. Kakeshita, K. Shimizu, S. Kijima, Z. Yu, and M. Date, Trans. Jpn. Inst. Met., 26: 630 (1985). Crossref
  21. И. В. Золотаревский, С. В. Лоскутов, В. К. Манько, С. В. Сейдаметов, ФММ, 108, № 2: 147 (2009). Crossref
  22. В. М. Счастливцев, Ю. В. Калетина, Е. А. Фокина, А. В. Королев, В. В. Марченков, ФММ, 91: 165 (2001).
  23. В. Д. Садовский, П. А. Малинен, Л. А. Мельников, МиТОМ, № 9: 30 (1972).
  24. И. Г. Факидов, Л. Д. Ворончихин, Э. А. Завадский, А. М. Бурханов, ФММ, 19: 852 (1965).
  25. В. Д. Поволоцкий, Л. Г. Журавлев, М. М. Штейнберг, ФММ, 35, № 3: 567 (1973). Crossref
  26. В. Л. Седов, Антиферромагнетизм гамма-железа. Проблема инвара (Москва: Наука: 1987).
  27. C. Zener, Trans. AIME, 203: 619 (1955). Crossref
  28. М. Хансен, К. Андерко, Структуры двойных сплавов (Москва: Металлургия: 1962).
  29. Л. Н. Ромашев, А. А. Леонтьев, В. Д. Садовский, ФММ, 66, № 5: 935 (1988).
  30. И. В. Золотаревский, В. Л. Снежной, И. Я. Георгиева, Л. А. Матюшенко, ФММ, 51, № 3: 669 (1981).
  31. И. В. Золотаревский, В. Л. Снежной, Л. М. Шейко, ФММ, 55, № 3: 548 (1983).
  32. В. А. Доценко, И. А. Белоус, Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса, 11, № 3: 153 (2019).
  33. R. G. Davis and C. L. Magee, Met. Trans., 2: 1939 (1971).
  34. G. F. Bolling and R. H. Richman, Philos. Mag., 19: 247 (1969). Crossref