ЗАО «Камышинский литейно-ферросплавный завод»

 НЕСОВЕРШЕНСТВА СТРОЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ МАРТЕНСИТА

 

На существование больших несовершенств строения кристаллов мартенсита закаленной стали указывали на рентгенограммах большая размытость и сильное ослабление интенсивности интерференционных линий, а также астеризм пятен на рентгенограммах закаленных монокристаллов. В выяснении основных факторов, обусловливающих эти особенности интерференционной картины закаленной стали, большую роль сыграло, с одной стороны, применение монокристаллов аустенита, с другой —исследование порошков мартенсита, электролитически выделенных из закаленной стали. При исследовании монокристаллов благодаря закономерной ориентировке решетки мартенсита по отношению к решетке аустенита можно было исключить трудности, связанные с перекрытием линий дублетов тетрагональной решетки, и выбирать для исследования наиболее выгодные интерференции.


Исследование порошка мартенсита показало, что изолированные его кристаллики обладают тетрагональной решеткой с такой же зависимостью постоянных решетки от концентрации углерода, как и в закаленных образцах, однако дают значительно менее размытые линии. Первый факт является непосредственным доказательством того, что зависимость периодов решетки мартенсита от концентрации углерода в стали определяется только наличием растворенного углерода и не связана ни с какими напряжениями. Второй факт позволил сделать непосредственные выводы о природе микронапряжений, вызывающих большую размытость линий, надежней определить размеры областей когерентного рассеяния и уточнить измерения интенсивности линий.

 

а. Области когерентного рассеяния и упругая деформация кристаллов мартенсита
Изучение угловой зависимости размытости линий мартенсита показало, что причиной размытости является как наличие микронапряжений, так и малая величина областей когерентного рассеяния рентгеновых лучей. Наиболее надежно эта величина могла быть оценена при исследовании выделенных порошков мартенсита. В этом случае размытость обусловливается практически только одним этим фактором и пропорциональна секансу угла отражения.

 

В результате изолирования кристалликов мартенсита исчезает та доля размытости линий, которая пропорциональна тангенсу угла отражения. Для высокоуглеродистых сталей эта доля является весьма значительной. Например, ширина линии сплошного куска закаленной стали достигает 100 и более миллирадиан, а после выделения кристалликов мартенсита она падает до 20 —25 миллирадиан.


Эти данные позволили сделать заключение, что размытость линий, пропорциональная тангенсу угла отражения, обусловливается неоднородной упругой деформацией кристаллов мартенсита, вызываемой внешними по отношению к каждому кристаллику силами. При изолировании кристаллика, т. е. при освобождении его от окружающей среды, силы, обусловливающие его упругую деформацию, исчезают.

 

Величина упругой деформации —кристалла мартенсита закаленной стали в сильной мере зависит от содержания углерода и растет при его увеличении. Уже в стали с 0,1% С она имеет значения около 2,5 X 10~3 —3 X 10~3, т. е. в несколько раз больше упругой деформации микрообластей холоднодеформированного железа. При высоком содержании углерода величина может достигать значений, близких к 10-2.

 

Малая величина областей когерентного рассеяния кристаллов мартенсита является одной из характеристик, присущих их внутреннему строению. Она не изменяется от того, находится ли кристалл мартенсита в сплошном куске закаленной стали или же изолирован. Что касается неоднородных упругих деформаций, то они не представляют собой характеристику, присущую внутреннему строению кристаллов мартенсита. Они возникают вследствие воздействия одних частей зерна аустенита на другие в результате изменения формы микрообластей при образовании кристаллов мартенсита. При изолировании кристаллов эти деформации исчезают.

 

Однако максимальная величина упругой деформации микронапряжений кристаллов мартенсита данной стали может служить характеристикой их механических свойств, а именно предела их упругой деформации. Изучение размытости линий закаленной стали показывает, что этот предел сильно зависит от наличия растворенного углерода и быстро растет с увеличением его концентрации.


Так как толщина пластинок мартенсита имеет порядок 10~4, то число областей по толщине кристалла имеет порядок 100. Поэтому, при изгибе пластинки отдельные когерентные области будут деформированы практически однородно.

 

б. Статические смещения и тепловые колебания атомов
При этом смещения в направлении тетрагональной оси должны быть значительно больше смещений в перпендикулярных направлениях. Такое действие находится в соответствии и с предполагаемыми координатами атомов углерода в решетке мартенсита: расстояние между атомами углерода и железа в направлении оси с значительно меньше расстояний между ними в перпендикулярной плоскости.


Определение среднеквадратичных смещений атомов железа из идеальных положений в решетке с помощью измерения интенсивности интерференции подтвердило это предположение. Средний квадрат смещений атомов в направлении тетрагональной оси оказался в два раза большим, чем в перпендикулярном направлении, по данным, полученным на изолированном порошке мартенсита. Наличие атомов углерода, растворенных в a - железе, приводит не только к нарушению правильной периодичности в расположении атомов в решетке, т. е. к статическим смещениям атомов в решетке мартенсита. Оно вызывает и ослабление сил межатомной связи, тем большее, чем выше содержание углерода. Это следует из того, что при одной и той же температуре среднеквадратичные отклонения при тапловых колебаниях атомов в решетке мартенсита имеют большую величину, чем в решетке a - железа. В соответствии с этим модуль Юнга закаленной стали понижается с повышением содержания углерода.

 


Реклама: return_links(); ?>