ЗАО «Камышинский литейно-ферросплавный завод»

О ПРИЧИНАХ И ДВИЖУЩИХ СИЛАХ ПРЕВРАЩЕНИЯ


Причины мартенситного превращения аустенита не отличаются от причин всех других фазовых переходов в твердом состоянии; в области ниже определенной температуры существует состояние твердого раствора с меньшей свободной энергией, чем при аустенитном состоянии. Так как мартенситное превращение происходит без изменения концентрации твердого раствора, то оно может рассматриваться как превращение в однокомпонентной системе. Аустенит и мартенсит представляют собой с этой точки зрения кристаллические модификации твердого раствора, подобные полиморфным модификациям чистых металлов или химических соединений. Точка пересечения кривых свободной энергии определяет ту температуру, выше которой устойчива одна модификация —аустенит, а ниже другая модификация —мартенсит. Точка 7"0 определяется химическим составом твердого раствора и может быть вычислена при наличии данных о тепловых свойствах обеих модификаций твердого раствора. Для сплава железо - углерод температура Т0 быстро понижается с увеличением концентрации углерода и выше определенного содержания углерода становится ниже эвтектоидной линии.
При отсутствии диффузионных процессов распада твердого раствора ниже Т0 появляется движущая сила, делающая возможным переход АМ; эта движущая сила тем выше, чем больше разность свободных энергий аустенита и мартенсита FA —Fм. Превращение, однако, начинается не сразу после перехода через Т0, а в точке Мн, лежащей значительно ниже точки Т0. При нагреве мартенсита


становится меньше FM и следует ожидать обратного перехода мартенсита в аустенит.
Впервые обратное превращение мартенситной фазы в исходную было обнаружено при нагреве Р - фазы в меднсалюминиевых сплавах. Благоприятными условиями здесь являются малая скорость распада твердого раствора и малый гистерезис превращения. Мартенситный характер обратного превращения р —Pi был установлен в работах, опубликованных в 1937 —1938 гг.. В других случаях мартенситных превращений, при наличии необходимых условий, также удавалось наблюдать обратный переход. В сталях наблюдать превращение мартенсита в аустенит трудно даже при очень больших скоростях нагрева, вследствие большой скорости распада мартенсита. В результате обратного мартенситного превращения, так же как и прямого, возникает рельеф на полированной поверхности. Обратный мартенситный переход наблюдали в безуглеродистых сплавах железа. Этот большой гистерезис затрудняет экспериментальное" определение точки Т0.
Требуется большое переохлаждение, чтобы выигрыш в свободной энергии из-за изменения решетки мог компенсировать упругую энергию.


Известно, что превращение АМ возможно выше точки Ми при пластической деформации аустенита. Вместе с тем, чем больше удалена температура деформации от точки Мн, тем большая степень деформации нужна для превращения АМ, а выше определенной температуры никакая пластическая деформация уже не может его вызвать.
С точки зрения описанных выше представлений о движущей силе мартенситного превращения пластическая деформация может вызвать образование мартенсита только в той области температур, в которой решетка мартенсита термодинамически более устойчива, т. е. ниже Т0. Таким образом, определяя температуру деформации, при которой аустенит еще переходит в мартенсит, мы можем более точно сказать, ниже какой температуры мартенсит является термодинамически более устойчивым.


Выше Т0 пластическая деформация может оказывать обратное действие, т. е. вызывать переход мартенситной фазы в аустенит при температурах ниже обычно наблюдаемого нормального перехода при нагреве.


Это позволяет экспериментально определять температуру, выше которой устойчив аустенит. Таким способом оказалось возможным определись концентрационную зависимость Т0 для сплавов Co - Ni, а также температуру Го для сплавов Fe - Ni.
С точки зрения изложенных представлений напряжения, играющие большую роль в превращении аустенита в мартенсит, сами по себе не могут рассматриваться как причина и движущая сила превращения. Они влияют лишь на его кинетику.