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

Термодинаміка мартенситного перетворення



 

Г. Йогансон вперше застосував до мартенситного перетворення термодинамічний аналіз фазового переходу і сформулював критерій мартенситного перетворення. Потім цей аналіз отримав розвиток в роботах К Зінера, Ф.К. Фішера, М. Коена, Л. Кауфмана і інших авторів. Хоча основні положення термодинамічного аналізу є справедливими для усіх типів мартенситного перетворення, але найбільш вдалі розрахунки зроблені тільки для g®αМ-перетворення в сталях і сплавах на основі заліза.

При охолодженні аустеніт перетворюється в мартенсит внаслідок того, що при деяких температурах вільна енергія мартенситу є меншою, ніж аустеніту, тобто . У відповідності до термодинамічного принципу така система намагається перейти у стан з меншою вільною енергією. Вільна енергія мартенситу і аустеніту залежить від хімічного складу і температури, внаслідок цього її часто називають «хімічною» вільною енергією. Тому що аустеніт і мартенсит мають один і той самий хімічний склад, то при розрахунку вільної енергії g- і αМ-фаз достатньо враховувати тільки її залежність від температури.

Для будь-якого конкретного сплаву може існувати температура Т0, при якій вільні енергії обох фаз є рівними, тобто . При будь-якій іншій температурі різниця вільних енергій є позитивною, коли більш стійким є мартенсит, і негативною, коли він є менш стійким, ніж аустеніт (рис. 4.7). Величина визначає рушійну силу перетворення. Згідно за схемою (рис. 4.8) при охолодженні сплаву з аустенітної області мартенситне перетворення починається не одразу після переходу через Т0, а в точці МS, яка знаходиться значно нижче Т0, і закінчується в точці Мf. Для сталей з різним вмістом вуглецю величина переохолодження .

Рисунок 4.7 – Залежність вільної енергії аустеніту і мартенситу від температури

 

Рисунок 4.8 – Вплив концентрації легуючих елементів на температуру прямого МSf та зворотного AS і Af мартенситного перетворення

 

Аналогічна картина спостерігається при нагріві мартенситу, який починає перетворюватись в аустеніт при температурі АS вище Т0, і закінчується перехід в точці Аf. Отже, пряме і зворотне мартенситне перетворення проходять не при однаковій температурі, тобто спостерігається гістерезис мартенситного перетворення, який характеризується величиною . Головною причиною цього явища може бути значна енергія пружних деформацій , «пружна деформація», яка виникає в процесі утворення кристалів мартенситу, а також поверхнева енергія , яка необхідна для створення межі розділу між аустенітом і мартенситом. Ці два види додаткових енергетичних витрат необхідно враховувати у загальному балансі вільних енергій

 

(4.5)

 

«Нехімічна» вільна енергія впливає на температуру МS протилежно до хімічної рушійної сили . Мартенситне перетворення починається тільки тоді, коли з’являється рушійна сила перетворення, тобто коли , а, отже, . Тому для початку утворення мартенситу температура зразка повинна знизитися нижче, ніж Т0 настільки, щоб виграш у хімічній вільній енергії завдяки зміні гратки міг компенсувати витрати енергії на пружну деформацію і утворення межі розділу .

Вказані вище принципи знаходяться в основі термодинамічних розрахунків мартенситного перетворення.

 

 




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