ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Энергия дефекта упаковки аустенита из "Высокомарганцовистые стали и сплавы " Одной из важнейших характеристик способности сплава к безднффузионному превращению является энергия д. у. аустенита. Она служит количественной мерой устойчивости кристаллической структуры, характеризует разность свободных энергий совершенной и дефектной кристаллической решетки и определяет склонность полных дислокаций в аустените к расщеплению на частичные. Д. у. и процесс их образования обеспечивают необходимую для образования новой кристаллической решетки последовательность чередования плотноупакованных плоскостей, отличную от матричной, но для этого энергия д. у. должна уменьшаться по мере приближения к температуре начала мартенситно-го превращения, что и доказано экспериментально [100— 103]. [c.64] В настоящее время установлено, что в сплавах, испытывающих бездиффузионное фазовое превращение, вблизи точки фазового перехода, устойчивость кристаллической структуры, как правило, снижается [104, 105]. Наблюдается особое предмартенситное состояние, когда отмечаются аномалии изменения упругих констант и изменения фо-нонного спектра кристаллической решетки, возникают динамические (квазнстатические) смещения атомов в ней. Признаки неустойчивости ГЦК-решетки и влияние атомного упорядочения на устойчивость ГЦК-решетки в сплавах системы Fe—Мп изучали в работе [106]. [c.64] Шуман [107], анализируя последовательность образования мартенситных фаз в марганцевых сплавах, построил качественную концентрационную зависимость энергии д. у., свидетельствующую о ее немонотонном ходе. Анализ результатов исследований [1, 4, 31, 39] показывает, что увеличение содержания марганца в аустените приводит к изменению количества д. у., находящемуся в строгом соответствии с количеством е-мартенсита, образующегося при охлаждении или деформации. Количественные измерения энергии д. у. на основании изучения тонкой структуры отдельных дефектов и их комплексов в сплавах системы Fe—Ni и Fe—Мп в зависимости от содержания углерода и температуры испытания были проведены в работах Ю. Н. Петрова [102, 108, 109], Так как энергия д. у. марганцовистого аустенита низка, проводили измерения на основании статистического анализа распределения по размерам тройных дислокационных узлов, как наиболее равновесной дислокационной конфигурации. Надежных измерений величины энергии д. у. по расщепленным дислокациям провести не удавалось из-за сильного влияния поверхностей фольги, локальных внутренних напряжений. на равновесное расстояние между частичными дислокациями. [c.65] Первоначально был исследован безуглеродистый сплав с 20% Min в состоянии после закалки с 1100°С. Дислокационная структура этого сплава свидетельствовала о низкой энергии д. у. аустенита (менее 20 мДж/м ), в котором наблюдалось значительное количество е-мартенсита и боль-щое число расщепленных дислокаций с протяженными д. у. Уменьшение содержания марганца до 14% существенно изменяло дислокационную структуру, свидетельствуя о повыщении энергии д. у. [109]. [c.65] Влияние температуры на энергию д. у. марганцовистого аустепита было исследовано на сплавах 1, 2 и 3-й групп в состоянии после закалки с 950 °С в воде. Измерения проводили при температурах в интервале от —196 до 300 °С. [c.66] Из сопоставления сплавов 1 и 2-й групп (см. рис. 22, а, б) следует, что с повышением содержания углерода (см. рис. 22, б) увеличивается энергия д. у. и более резко изменяется ее температурная зависимость. Это опять можно объяснить влиянием углерода на отношение параметров с/а е-мартенсита, а именно — увеличение концентрации углерода в твердом растворе приводит к росту соотношения ja, что эквивалентно повышению энергии д. у. [101, 111]. [c.67] Реальная концентрация углерода в твердом растворе существенно зависит от протяженности границ зерен. Исследование углеродистого аустенита сплава системы Fe—С, содержащего 0,04, 0,4 и 0,98% С с разной величиной зерна (от 10 до 60 мкм) показало, что с измельчением зерна аустенита энергия д. у. увеличивается, причем наиболее резко при среднем размере зерна 10—20 мкм (рис. 24) [112]. Зависимость энергии д. у. от содержания углерода для одинакового размера зерна характеризуется кривой с минимумом, величина которого уменьшается с ростом зерна. [c.68] Концентрационная зависимость энергии д.у. от содержания углерода, полученная для марганцовистого аустенита при комнатной температуре, также характеризуется кривой с минимумом (см. рис. 23) [101]. Такой ход кривой согласуется с изменением фазового состава марганцовистого аустенита с увеличением содержания углерода в нем в первую очередь уменьшается количество а-фазы, затем е-фазы и наконец, наблюдаются лишь отдельные д. у., степень расщепления которых по мере повышения содержания углерода уменьшается. Последнему структурному состоянию соответствуют высокие значения энергии д. у. Чистые по углероду хромоникелевые сплавы также имеют более низкую энергию д. у. аустенита [ИЗ] по сравнению с углеродистыми сплавами этой системы. [c.68] Более низкая энергия д. у. отожженного аустенита (30 МДж/м ) стали 12Х18Н10Т по сравнению с закаленным состоянием (35 МДж/м ) объясняется прежде всего более высоким содержанием углерода в твердом растворе закаленной стали. После закалки 7-твердый раствор максимально обогащен элементами внедрения в результате растворения карбидов, в то время как отожженный аустенит содержит крупные частицы карбидной фазы, которая связывает часть растворенного углерода [111]. Чем меньше в аустените углерода, тем меньше различие между энергиями д. у. аустенита в закаленном и отожженном состояниях при комнатной температуре [ИЗ]. [c.68] Необходимо отметить одинаковый характер зависимости энергии д. у. от содержания углерода для аустенита, легированного разными элементами замещения марганцем [100—102], никелем и хромом [111]. Авторы работ [100—102] дают следующее объяснение наличию минимума на концентрационных кривых y=f (%С). [c.68] Одним из основных факторов, определяющих величину энергии д. у. аустенита и устойчивость его кристаллической структуры, является химический состав, который определяет среднюю концентрацию легирующих элементов в твердом растворе. [c.69] По данным работы [1] введение никеля, молибдена, вольфрама и хрома в сплав с 19—20% Мп сопровождается снижением вероятности образования д. у., причем наиболее сильное влияние оказывает никель, а наиболее слабое — хром, что согласуется с результатами работы [109]. Легирование сплава с 20% Мп хромом (13%) резко повышает энергию д. у. аустенита (32 МДж/м по сравнению с 29 МДж/м ), стабилизируя ГЦК-решетку. При этом в структуре аустенита сплава системы Fe—Мп—Сг появляются тройные дислокационные узлы, большое число нерасщепленных дислокаций и полностью исчезают д. у. Дополнительное легирование этого сплава небольшими добавками никеля и молибдена дополнительно повышает энергию д.у. до 40 МДж/м . [c.69] Неравномерность распределения марганца в твердом растворе стали 03Х13АГ19 была подтверждена спектрограммами, полученными от пограничных участков и твердого раствора аустенита этой стали. Сопоставление измеренных интенсивностей /С - и /Ср-максимумов марганца показало повышение концентрации марганца на границе аустенитного зерна. [c.70] Вернуться к основной статье