ЗАО «Камышинский литейно-ферросплавный завод»

 О ПРИЧИНАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРЕВРАЩЕНИЯ НА ОБЛАСТЬ ТЕМПЕРАТУР

 

Одной из главных особенностей мартенситного превращения является то, что оно распространяется на область температур и при любой температуре в этой области только часть исходной фазы переходит в новую. Так как кристаллы мартенсита после достижения определенных размеров уже не растут, то прекращение превращения означает и прекращение образования зародышей. Вопрос о причинах прекращения образования зародышей при наличии исходной фазы является одним из главных вопросов теории мартенситных превращений.

 

Возможны два рода факторов, обусловливающих это явление: 1) в результате образования мартенсита состояние оставшегося аустенита изменяется так, что в нем затрудняется образование новых зародышей или их рост; 2) зародыши возникают не в любой точке объема, а лишь в некоторых его участках, отличающихся по своему состоянию так, что образование зародышей в них облегчено.
Факторами первого рода могут быть, например: возникновение всестороннего давления, понижающего точку Ми ; возникновение нарушений строения, затрудняющих образование зародышей критического размера или их рост. К факторам второго рода относятся: наличие неоднородностей состояния аустенита, —таких как замороженные флуктуации концентрации растворенного элемента; различного рода несовершенства строения, вызывающие локальные напряжения, способствующие уменьшению работы образования зародышей новой фазы; напряжения сдвига, с областью однородности напряженного состояния размером порядка размеров кристаллов мартенсита и т. п.
Факторы первого типа едва ли могут иметь значение на начальных этапах мартенситной кривой, так как при малом количестве мартенсита едва ли может существенно изменяться состояние всего непревращенного аустенита. Однако они могут играть существенную роль во второй половине мартенситной кривой. Поэтому в первой ее половине главную роль должны играть факторы второго типа. При переходе через точку Мн сначала реализуются участки, в которых работа образования зародышей, в связи с благоприятным отклонением структуры или концентрации оказывается наименьшей. После реализации этих мест процесс остановится. При дальнейшем понижении температуры размер критического зародыша уменьшается, вследствие чего делается возможной реализация других участков, благоприятных для образования зародышей.

 

Однако эти нарушения неустойчивы и постепенно исчезают в процессе выдержки даже при комнатной температуре. Последнее обстоятельство свидетельствует как о больших местных напряжениях, так и о малых размерах этих участков, являющихся местами облегченного образования зародышей. Эти нарушения исчезают лишь при высоких температурах. Можно предполагать, что к таким нарушениям относятся, например, нарушения на границах областей когерентного рассеяния или другого рода скопления нарушений строения, затрудняющие кооперативные перемещения атомов при образовании зародышей или уже на начальных стадиях роста, пока размеры кристалла еще малы и рост его не вызывает еще достаточно больших напряжений, облегчающих дальнейший рост.

 

23). Большая плотность нарушений кристаллического строения зерна аустенита возникает в результате прямого и обратного - мартенситного превращения. Наличие несовершенств структуры зерна аустенита после обратного превращения легко выявляется по сильному увеличению травимости участков, испытавших превращение. Локальные напряжения при этом не могут быть велики вследствие высокой температуры обратного - превращения. Такой характер структуры затрудняет образование - зародышей,и их рост при последующем охлаждении ниже мартенситной точки.
Экспериментальные данные свидетельствуют, что нарушения правильной кристаллической структуры играют большую роль в кинетике мартенситного превращения. Поэтому необходимо очень большое переохлаждение ниже Т0, чтобы в результате увеличения AF уменьшить эту работу и сделать возможным флуктуационное образование зародыша мартенсита в идеальной решетке аустенита. Подобные условия, в случае перехода из жидкого в твердое состояние, приводят к заетекловыванию жидкости. Это имеет место, например, в применении к салолу: хорошо очищенный или подвергнутый дезактивации примесей он не кристаллизуется, так как работа образования его зародышей становится достаточно малой в той области температур; в которой подвижность атомов уже мала. В этом случае для кристаллизации необходимо введение твердых частичек, которое могут облегчить образование зародышей, т. е. понизить работу образования зародыша и, следовательно, привести к уменьшению переохлаждения.

 

Температурная зависимость скорости зарождения кристаллов мартенсита показывает, что при образовании зародышей в заранее «подготовленных» местах необходимы флуктуации энергии для того, чтобы в этих местах образовался способный к росту зародыш. Это особенно отчетливо проявляется ори низкой мартенситной точке, когда быстрым охлаждением до температуры жидкого азота удается полностью задержать превращение. Это значит, что в «подготовленных» местах во время охлаждения не успевают образоваться зародыши, а при температуре жидкого азота средняя энергия колебаний очень мала. Повышение же температуры, т. е. повышение энергии тепловых колебаний, увеличивает вероятность образования в этих местах нужной флуктуации, а следовательно, и вероятность образования зародыша. Скорость реализации этих мест увеличивается с повышением температуры до тех пор, пока работа образования зародыша не станет расти быстрее средней тепловой энергии атомных колебаний, вследствие уменьшения переохлаждения. Тогда начинается падение скорости превращения с повышением температуры. Температурная зависимость скорости превращения свидетельствует о том, что в образовании зародышей критического размера в «подготовленных» местах главную роль, так же как и в случае других фазовых превращений, играет энергия колебаний атомов. Структурно подготовленные места, т. е. места, в которых образование зародышей облегчено, играют здесь ту же роль, какую играют нерастворимые примеси в кристаллизации жидкостей.