Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Мартенситні перетворення та їх особливості



 

Мартенситом попередньо назвали голчасту структуру загартованої сталі, яку можна розгледіти під мікроскопом, з високою твердістю та міцністю. Така назва була присвоєна цій структурі на честь видатного металурга А. Мартенса. В даний час встановлено, що мартенситне перетворення є основним фазовим перетворенням в твердому тілі. Воно спостерігається в багатьох металах і сплавах, в мінералах та органічних кристалах. По мірі вивчення цього явища змінювались уявлення про мартенситне перетворення. Так, наприклад, висока твердість була спочатку невід’ємною характеристикою мартенситу. Однак пізніше виявилося, що в багатьох металах і сплавах, у тому числі і в низько вуглецевих сталях, твердість мартенситу незначно відрізняється від твердості вихідної фази. Тому висока твердість не є основною ознакою мартенситу. За Г.В. Курдюмовим, мартенситне перетворення полягає в закономірній перебудові гратки, при якій атоми не обмінюються місцями, а лише зміщуються на відстані, що не перевищують міжатомні. Така характеристика відображає найбільш загальні та суттєві риси мартенситного перетворення і в даний час є найбільш вичерпною. Наприкінці 40-х років минулого сторіччя Г.В. Курдюмов узагальнив результати вивчення мартенситного перетворення в сталях і кольорових металах і сформулював його основні характерні особливості:

1. Перетворення аустеніту в мартенсит заключається тільки в зміні гратки твердого розчину. Воно здійснюється без зміни концентрації і не потребує дифузійних процесів для свого протікання. Перетворення аустеніту в мартенсит є бездифузійним.

2. g®αМ-перетворення характеризується наявністю строгого кристалохімічного зв’язку між гратками мартенситу і вихідного аустеніту. Гратка мартенситу закономірно орієнтована по відношенню до гратки аустеніту.

3. Утворення мартенситу здійснюється при значному переохолодженні вихідної фази в широкому інтервалі температур. Температура, при якій воно починається, називається мартенситною точкою МS. По мірі зниження температури збільшується кількість мартенситу. При досягненні тієї або іншої температури нижче МS миттєво утворюється деяка кількість мартенситу, причому по мірі витримки при постійній температурі перетворення швидко затухає та припиняється. Хід перетворення можна охарактеризувати мартенситною кривою, яка представляє собою залежність кількості мартенситу, що утворюється, від температури.

4. Перетворення протікає шляхом практично миттєвого утворення окремих кристалів мартенситу. Час утворення кожного кристалу дуже малий, приблизно 10-7 сек. Кількість мартенситу збільшується за рахунок появи нових кристалів, а не за рахунок росту вже виниклих.

5. Вище мартенситної точки перетворення може бути викликано пластичною деформацією аустеніту, при цьому кількість мартенситної фази зменшується тим більше, чим дальше пересувається лінія від МS. Вище деякої температури Т0 деформація не викликає мартенситного перетворення, а нижче МS вона сприяє збільшенню кількості мартенситу.

Ці особливості мартенситного перетворення спочатку сприймались як незвичайні, які відрізняються від характеристик раніше відомих фазових перетворень в твердому стані. Зокрема, строгий кристалографічний зв’язок гратки мартенситу і аустеніту, поява рельєфу на поверхні зразка, і, нарешті, «атермічна» кінетика мартенситного перетворення свідчили про те, що це перетворення аналогічне механічному двійникуванню в кристалах.

В результаті експериментального вивчення мартенситного перетворення при температурах, близьких до абсолютного нуля, була нібито підтверджена правильність теорії про те, що g®αМ-перетворення є процесом атермічним. Для протікання цього процесу не потребується енергія теплових коливань атомів, тому що він відбувається не за рахунок утворення і росту зародків мартенситу. Причиною та рушійною силою мартенситного перетворення є тільки внутрішня напруга. Однак, ця теорія не може пояснити деякі нові експериментальні факти, наприклад, протікання ізотермічного g®α-перетворення в сталях та сплавах на основі заліза, а також можливість переохолодження аустеніту при різкому гартуванні до температури рідкого азоту. Тому, в останні роки теорія, що розглядається, перетерпіла деякі зміни. Прибічники цієї теорії вважають, що нижче деякої температури термодинамічно стабільною є структура мартенситу, однак, як і в попередній теорії, причиною перетворення є внутрішні напруги, які призводять до появи зародка мартенситу і його росту.

Інша теорія мартенситного перетворення – «термодинамічна» була створена Г.В. Курдюмовим у 1948 році. Згідно цієї теорії, мартенситне перетворення розглядається як фазове перетворення в однокомпонентній системі, подібно до поліморфних перетворень в чистих металах. Обґрунтуванням такого трактування є відкриття ізотермічного утворення кристалів мартенситу в сталях. В основі теорії мартенситного перетворення Г.В. Курдюмова знаходяться термодинамічні принципи фазового перетворення, перенесені їм з теорії кристалізації рідини однокомпонентних систем. Рушійною силою мартенситного перетворення є різниця вільних енергій g- та α-фаз. Також як і при інших фазових переходах, наприклад, рідина«тверде тіло, мартенситне перетворення проходить шляхом утворення зародків мартенситу і подальшого їх росту. Ця теорія не тільки пояснила основні особливості мартенситного перетворення, але й передбачила ряд явищ, які після були підтверджені експериментально.

До метастабільних структур можна застосовувати термодинамічні закони, тому що швидкість мартенситних перетворень набагато більша швидкості наближення цих структур до рівноваги, особливо в тих випадках, коли перетворення відбувається при негативних температурах. Тому, в першому наближенні можна вважати ці модифікації твердого розчину рівноважними, подібно поліморфним модифікаціям чистих елементів.

 





©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.