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

Розподіл вуглецю в низькотемпературному мартенситі на основі заліза та його тетрагональність

В. Г. Гаврилюк1, С. О. Фірстов2, В. О. Сірош1, А. І. Тищенко1, Г. С. Могильний1

1Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна
2Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, вул. Академіка Кржижановського, 3, 03680, МСП, Київ-142, Україна

Отримано: 10.02.2016. Завантажити: PDF

Розподіл вуглецю у свіжозагартованому Fe—C-мартенситі, одержаному в процесі охолодження до 4,5 К, досліджено методом Мессбауерівської спектроскопії. Встановлено розташування атомів Карбону в одній із трьох підґратниць октаедричних міжвузлів і не підтверджено часткову зайнятість ними інших підґратниць або тетраедричних міжвузлів. Розпад свіжозагартованого ізотермічного мартенситу починається при нагріванні вище -50°C і приводить до зникнення поодиноких атомів вуглецю в α-твердому розчині та утворення їх кластерів. У порівнянні з мартенситом, одержаним гартуванням за кімнатної температури, свіжозагартований низькотемпературний ізотермічний мартенсит характеризується зменшеною тетрагональністю, яка частково відновлюється при наступному нагріванні вище -50°C. Ґрунтуючись на оцінках густини дислокацій в одержаному низькотемпературному мартенситі та відсутності виділень ε-карбіду при наступному відпусканні, зроблено висновок, що, внаслідок низької міцности утвореного незастареного мартенситу, ізотермічне мартенситне перетворення супроводжується пластичною деформацією. В результаті запропоновано нову інтерпретацію аномально низької тетрагональности низькотемпературного мартенситу, суть якої полягає у захопленні та транспортуванні дислокаціями ковзання нерухомих атомів Карбону з видаленням їх із твердого розчину і утворенням Карбонових атмосфер в полі напружень дислокацій. Наведено її співставлення з наявними гіпотезами. Проаналізовано дві можливі причини часткового відновлення тетрагональности при старінні низькотемпературного мартенситу: (i) розморожування атмосфер Снука, утворених дислокаціями ковзання за низьких температур, і (ii) когерентні напруження на межах переміжних областей, збагачених та збіднених Карбоном у модульованій структурі застареного мартенситу.

Ключові слова: ізотермічне мартенситне перетворення, пластична деформація, близький атомовий порядок, дислокації, тетрагональність.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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