Главная Процесс термической обработки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [ 69 ] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 числе и при температурах глубокого холода. По изменению электросопротивления, сопровождающему образование каждой пластины, были определены скорость ее роста и время формирования. Скорость роста пластин мартенсита (в плоскости пластины) оказалась порядка 1 км/с независимо от температуры превращения. Мидриб мартенсйтных пластин в сплавах Fe-Ni образуется за Время порядка 10 с, а вся пластина (после более медленного ее утолщения) - за -10 * с. Для сравнения укажем, что взрыв продолжается 10 *-10 с. - После чрезвычайно быстрого формирования рост мартенситного кристалла прекращается. Нарастание количества мартенсита с понижением температуры при атермическом и взрывном превращениях или с увеличением времени выдержки при изотермическом превращении происходит вследствие образования новых кристаллов, а не роста ранее образовавщихся. С помощью скоростной микрокиносъемки наглядно демонстрируется эта важнейшая особенность мартенситного превращения. Характерная черта кинетики всех мартенсйтных превращений-их автокаталитичность: образование первых пластин влечет появление рядом с ними новых пластин, которые способствуют возникновению еще большего числа пластин и т. д., вследствие чего процесс некоторое время развивается как цепная реакция. Автокаталитичность процесса наиболее ярко проявляется при взрывном превращении. Мартенситный взрыв - результат того, что образование одной пластины вызывает немедленную цепную реакцию появления серии пластин. Причиной автокаталитичности считают поле упругих напряжений у кромки растущей пластины мартенсита, которое способствует появлению новых пластин. Ярко выраженный взрыв происходит тогда, когда пластины имеют габитус {259. Показано, что именно при таком габитусе у кромки пластины мартенсита возникают высокие напряжения ъ аустените, стимулирующие появление новых пластин. При образовании мартенсйтных пластин с габитусом \225\ взрыва не наблюдается. Поэтому мартенсит с габитусом пластин {259} и характерным двойникованным мидрибом иногда называют взрывным мартенситом. Резкой разницы между взрывным и обычным атермическим превращением не существует. При изменении состава сплава происходит постепенный переход от атермического к ярко выраженному взрывному превращению. Например, в системе Fe-Ni при содержании 29% Ni превращение характеризуется типично атермической кинетикой, а при содержании 31 и 32% Ni - взрывной, причем величина взрыва у сплава с 32% Ni больше, чем у сплава с 31% Ni (см. рис. 115). Взрывное превращение можно рассматривать как разновидность атермического, когда автокаталитичность процесса особенно ярко выражена. В свою очередь атермическое превращение принципиально не отличается от изотермического. Обе эти разновид- ности кинетики мартенситных превращений, как показано Г. В. Курдюмовым, следует рассматривать на основе единых -представлений о температурной зависимости скорости зароаде-ния центров превращения. Поскольку скорость роста кристаллов мартенсита независимо от температуры громадная, то наблюдаемое с понижением темпера туры сначала увеличение, а затем уменьшение скорости изотермического превращения (см. рис. П& и П7) Обусловлено только температурной зависимостью скорости зарождения кристаллов мартенсита. Скорость зарождения мартенсита, как и при любом фазовом превращении, J = e ~Ve-5* [см. формулу (23)]. В некоторой промежуточной области еще не слишком низких температур уменьшение работы образования зародышей может привести к столь быстрому превращению, что ни инкубационный период, ни изотермичность превращения (его развитие во времени) не удается экспериментально зафиксировать. В зависимости от состава сплава и абсолютного значения Т можно встретить разные экспериментально наблюдаемые случаи. Например, если точка низка, то при любых температурах обнаруживается изотермичность превращения (см. рис. 116 и 117), так как при любых температурах в мартенситном интервале скорость превращения сравнительно невелика. Если же температура То значительно выше комнатной, то изотермическое превращение можно наблюдать только в области температур вблизи точки М и при сравнительно низких температурах (обычно отрицательных, реже - комнатной). Между этими интервалами температур, где экспериментально наблюдается изотермическое превращение, может находиться область температур, в которой изотермическое превращение протекает с громадной скоростью и поэтому создается впечатление об отсутствии изотермичности. С этих позиций не исключено, что собственно атермического превращения вообще не существует, так как оно является обычным изотермическим превращением, протекающим с громадной скоростью при каждой температуре в период закалочного охлаждения. Именно поэтому в сплавах, для которых в целом характерна атермическая кинетика, часто в той или иной степени обнаруживается изотермическое образование мартенсита при остановке охлаждения. Обнаружение Г. В. Курдюмовым и О. П. Максимовой полностью изотермического мартенситного превращения явилось прямым доказательством того, что зарождение кристаллов мартенсита - это зависящий от температуры, термически активируемый процесс, как и любой процесс заровдения кристаллов новой фазы (см. § 16). В связи с этим само понятие атермическое превращение противоречит термической природе образования зародышей. Более подходяще, но менее распространено другое назва-214 н е неизотермическое превращение , указывающее лишь на то,-что мартенсит образуется не при одной температуре, а при разных температурах во время охлаждения. Важнейшие особенности кинетики мартенсйтных превращений - прекращение образования мартенсита при наличии не-1®расходованной исходной фазы (аустенита), необходимость понижения температуры для возобновления превращения. Так как мартенсйтное превращение развивается вследствие образования новых, а не роста ранее образовавшихся кристаллов, то прекращение превращения означает прекращение образования зародышей мартенсита. В связи с тем что механизм зарождения мартенсита надежно не установлен, рассматриваемая важнейшая особенность кинетики мартенсйтных превращений имеет только предположительное объяснение. Современные трактовки исходят из гипотезы гетерогенного зарождения мартенсита в заранее подготовленных участках аустенита с особым строением (см. § 33). Эти особые участки в аустените отличаются один от другого размерами. Когда при охлаждении термодинамический стимул превращения - разность свободных энергий аустенита и мартенсита-достигает определенной величины, указанные особые участки в аустените превращаются в активные, способные к росту зародыши мартенсита. Вблизи точки Л/я в виде центров превращения реализуются только те участки аустенита, в которых работа образования зародышей мартенсита минимальна. По исчерпании таких участков превращение останавливается. Для его возобновления необходимо понизить температуру, чтобы увеличить разность свободных энергий аустенита и мартенсита. Затуханию мартенситного превращения при изотермической выдержке способствует также прогрессирующее разбиение аустенитного зерна на все более мелкие отсеки (см. рис. 111). С сокраще-:нием размера таких отсеков уменьшается размер новых мартен-рентных кристаллов, и поэтому объемная доля образующегося мартенсита, приходящаяся на каждый его зародыш, становится i меньше. 2, Термическая стабилизация аустенита Под термической стабилизацией исходной фазы понимают затруднение ее превращения в мартенсит в результате теплового воздействия. Термическая стабилизация аустенита, которую обычно назы-лвают просто стабилизацией. Наблюдается при временной остановке РОХлаждения железного сплава в мартенситном интервале атермического превращения. Если прервать охлаждение при темпера-туре Тп < Мн (но выше и сделать здесь выдержку, то аусте-:нит стабилизируется. Стабилизация проявляется в том, что по 5 возобновлении охлаждения превращение начинается не сразу |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |