ЗАО «Камышинский литейно-ферросплавный завод»

 О МЕХАНИЗМЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ

 

а. Образование кристаллов мартенсита как перестройка решетки
Мартенситное превращение, представляющее собой образование кристаллов новой фазы внутри старой, должно протекать, как и все другие процессы подобного рода, путем образования зародышей и их дальнейшего роста. Экспериментальные данные о превращении аустенита в мартенсит, в особенности аналогия образования кристаллов мартенсита с образованием деформационных двойников и строго закономерная ориентировка решетки мартенсита, привели к представлению, что рост кристаллов мартенситной фазы состоит в закономерной перестройке решетки, при которой атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются один относительно другого на расстояния, не превышающие межатомные. Подтверждением такого представления было установление того факта, что в случае, когда исходное состояние является упорядоченным твердым раствором,, то и мартенситная фаза также представляет собой упорядоченный твердый раствор. На основе такого представления о механизме можно было заранее рассчитать координаты атомов обоих элементов, входящих в твердый раствор, в элементарных ячейках мартенситных фаз. Вычисленные положения атомов были подтверждены экспериментально.

 

Представление о правильной перестройке позволило понять большую скорость образования кристаллов мартенсита, «скачкообразный» характер их возникновения. При таком механизме нет необходимости в диффузионных перемещениях атомов, скорость которых для железа при температурах ниже 300° очень мала. Сама перестройка должна осуществляться таким образом, чтобы в результате ее могли произойти перемещения материала сдвигового характера, которые обнаруживаются изучением микрорельефа, возникающего при превращении на полированны: поверхностях. Атомноструктурный механизм пере стройки должен удовлетворять экспериментально полученные кристаллогеометрическим соотношениям мартенсита и аустенит. В настоящее время детали механизма еще нельзя считать установленными.

 

б. Сопряженность решеток аустенита и мартенсита при росте
Одним из существенных предположений о характере пере стройки атомов является представление о, том, что во время перестройки сохраняется когерентность или сопряженность мeжду решетками аустенита и растущего кристалла мартенсита.

 

При таком положении, в случае сдвигового характера пере стройки решетки, должны возникать большие напряжения сдвига, увеличивающиеся при росте кристалла мартенсита.
Большая скорость роста имеет место лишь при сохранение когерентности. Она обусловливается кооперативным характеров перестройки, когда перемещения атомов единообразны и взаимно связаны. При достижении определенной величины напряжение происходит разрыв когерентности, т. е. нарушение на границе порядка в расположении атомов и исчезновение сопряженности решеток. Нарушение когерентности должно приводить к прекращению роста, так как неупорядоченный рост, обусловленный индивидуальными, некооперативными, перемещениями атомов при низких температурах, происходит с весьма малой скоростью.

 

Предположение о когерентном росте позволило объяснить с одной стороны, большую скорость образования отдельных кристаллов мартенсита, а с другой, —отсутствие их последующего роста вследствие нарушения когерентности. С когерентностью и возникновением напряжений связана и форма мартенситного кристалла. Она должна быть такой, чтобы при данном его объеме возникающая в результате превращения энергия упругой деформации была минимальной.

 

в. Термоупругое равновесие и упругие кристаллы мартенсита
Представление о когерентном росте привело к предсказанию и последующему обнаружению явления «термоупругого равновесия» при мартенситном превращении и «упругих кристаллов мартенситной фазы.
Возможность такого явления вытекала из следующих соображений. При сдвиговом характере перестройки во время роста кристалла быстро увеличиваются напряжения в области, окружающей растущий кристалл. Движущая сила превращения определяется разностью свободной энергии сплава до и после изменения решетки. Однако при росте возникает значительная «упругая энергия», быстро увеличивающаяся с ростом кристалла. Пока эта энергия будет оставаться по абсолютной величине меньше разности свободных энергий обеих решёток, рост будет продолжаться. Если когерентность при росте не будет нарушаться, то при некотором размере кристалла упругая энергия может сделаться равной разности свободных энергий обеих решеток. Тогдй исчезнет движущая сила превращения, рост прекратится, и установится термоупругое равновесие. Такой кристалл сохраняет способность вновь изменять свои размеры при возникновении движущей силы. Последняя может возникнуть при изменении температуры, так как при этом изменяется разность свободной энергии обеих решеток. При этом понижение температуры приведет к росту кристалла, а повышение —к сокращению его размеров.
Подобное явление действительно было обнаружено при мартенситном превращении Py в сплавах Си - А1 с добавками Мп или Ni, а впоследствии и в некоторых других сплавах.


Реклама: return_links(); ?>