ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Области применения железомарганцевых сталей к сплавов из "Высокомарганцовистые стали и сплавы " В отличие от аустенитных сплавов систем Fe—Ni и Fe— Ni— r аустенитные железомарганцевые сплавы имеют порог хладноломкости. Природа этого явления до конца не выяснена и на сегодня существует несколько точек зрения. [c.240] Предполагается, что охрупчивание при низкой температуре может быть вызвано несколькими причинами образованием е-фазы (ГПУ-решетка) и а-фазы (ОЦК-решет-ка) [177] влиянием выделений второй фазы на границах зерен [139] возможным появлением ковалентных межатомных сил связи [1] количественным соотношением мартенсита, образовавшегося при охлаждении и деформации [139], особенностями физических свойств твердого раствора [118, 120]. К особенностям физических свойств железомарганцевых сплавов следует отнести 1) сложный характер межатомного взаимодействия, обусловленный различным электронным строением атомов железа и марганца 2) скомпенсированность атомных магнитных моментов при антиферромагнитном упорядочении 3) близость температур фазовых и магнитных переходов 4) особый механизм зарождения е-мартенсита, зависящий от ближайшего окружения атомов [2]. [c.240] На основании исследования ударной вязкости сплавов в интервале концентраций от 5 до 30% Мп, Шуман пришел к выводу, что гексагональный е-мартенсит один не приводит к хладноломкости даже при температуре жидкого воздуха. Причиной падения ударной вязкости автор считает выделение фазы типа а-Мп при низких температурах или во время испытания [177]. [c.240] Склонные к хладноломкости металлы и сплавы характеризуются сильной температурной зависимостью предела текучести. Резкое повышение предела текучести железомарганцевых сплавов с ОЦК и ГПУ-решетками при понижении температуры является одной из причин перехода из вязкого состояния в хрупкое [185]. [c.241] Причину изменения прочностных характеристик у металлов с различными типами решеток некоторые исследователи объясняют влиянием примесей, которые искажают кубическую симметрию ОЦК-решетки и не нарушают ее в решетке ГЦК [186, 187]. [c.241] Согласно теории Котрелла повышение предела текучести объясняется взаимодействием дислокаций с атомами примесей. Растворенные атомы, особенно элементов внедрения, сегрегируют в места скопления дислокаций и тормозят их движение при деформировании металлического тела. С понижением температуры торможение увеличи-чивается, что приводит к резкому возрастанию предела текучести [185]. [c.241] Следует отметить более высокую чувствительность к примесям у металлов с ОЦК-решеткой по сравнению с ГЦК. Особое значение имеют примеси, способные образовывать сегрегации на структурных дефектах, в основном на границах зерен, без выделения второй фазы [187, 188] и тем влиять на напряжение зарождения и развития трещины. [c.241] Наблюдаемый при образовании твердых растворов внедрения и замещения механизм влияния примесей нельзя считать чисто механическим, так как он зависит от изменения межатомных сил связи введение примесей, особенно неметаллических элементов, повышает порог хладноломкости, что объясняется возникновением дополнительных направленных сил связи. [c.242] Наличие направленных жестких связей приводит к росту сопротивления при пластической деформации с понижением температуры (или повышении скорости деформирования), что наряду с действием других факторов способствует переходу к хрупкому разрушению [177]. [c.242] Исследования параметров спектров ядерного у-резо-нанса низкоуглеродистых (0,05% С) железомарганцевых сплавов с двухфазной (е + у) и однофазной (у) структурой. (24, 30, 32% Мп) сообщают новые сведения о природе этих сплавов химический сдвиг, характеризующий тип химической связи атомов с его ближайщим окружением для электронных конфигураций атомов железа в 7- и 8-фазах,, с увеличением концентрации марганца увеличивается, причем для парамагнитной 7-фазы больше, что объясняется увеличением ковалентных связей в у-железомарганцевых сплавах при понижении температуры испытания или повышении концентрации марганца, который, сам являясь носителем жестких ковалентных связей, сохраняет их и в смешанных кристаллах Fe—Мп [2]. Это обстоятельство, в свою очередь, может играть существенную роль в изменении физических и механических свойств и благоприятствовать хрупкому разрушению. [c.243] Богачевым с сотрудниками был выполнен ряд работ, в которых показана связь механических свойств с антиферромагнитным упорядочением в железомарганцевых сплавах [1, 118]. Исходя из положения, что магнетизм металлов и сплавов обусловлен взаимодействием атомов на электронном уровне, которое определяет все свойства материалов, следует ожидать влияние магнитных превращений как на механические свойства, так и на фазовые перестройки [190]. Так, склонность к хрупкому разрушению при температурах около — 100°С, обнаруженную в однофазных 7-сплавах (37,75% Мп), авторы работы [190] объясняют изменением магнитной структуры антиферромагнетика, аналогично тому, как это происходит в анти-ферромагиитном хроме и редкоземельных элементах, т. е. могут возникать многослойные атомные упаковки с низкой симметрией [118]. Выдвинутое предположение о вкладе магнитной составляющей в общее сопротивление пластической деформации подтверждается значительным изменением механических свойств однофазных (7) и двухфазных (е + 7)-сплавов в интервале температур Tn и Наблюдаемое при этом снижение прочности и пластичности предшествует самым начальным стадиям фазовой перестройки, но совпадает с исчезновением ближнего магнитного порядка, который происходит на 30—50° ниже Tn-На этом основании авторы делают вывод о прямой взаимосвязи кристаллической структуры и механических свойств с антиферромагнитным упорядочением [1, 125]. [c.243] Глубокий анализ влияния антиферромагнетизма на упругие константы, структуру и механические свойства железомарганцевых (е+7) и у-сплавов дан в работах О. Г. Соколова [2, 4]. По мнению авторов работ [2, 4] влияние магнитного упорядочения на кристаллическую структуру можно ожидать по двум направлениям во-первых, через образование кооперативных построений магнитных моментов — доменов и, во-вторых, благодаря взаимодействию локального магнитного поля с микропапряже-ниями II рода. Эти оба фактора должны отражаться на внутреннем трении, модуле Юнга и сопротивлении пластической деформации. [c.244] Магнитное упорядочение влияет на упорядочение в кристаллохимической решетке и наоборот, и при этом могут возникать элементы структуры, которые являются дополнительным препятствием для движения дислокаций. Повышение сопротивления движению дислокаций может быть обусловлено возникновением сил отталкивания при переносе дислокации узла со спином одной ориентации в узел со спином другой ориентации. Косвенно об изменении этих свойств можно судить ПО изменению склонности ж дефектообразованию и по температурным зависимостям параметров тонкой структуры [115]. [c.244] Последняя точка зрения кажется логичной, но все же недостаточно убедительной,— обнаружена незначительная степень тетрагональности в ГЦК решетке, и это требует дополнительного подтверждения. [c.245] Из рассмотрения теорий хладноломкости, изложенных в литературе, следует сделать вывод, что в настоящее время нет единой точки зрения на природу хладноломкости не только е- и у-, но и более изученных а-твердых растворов. Ковалентность марганца, возможность низкотемпературного магнитного перехода парамагнетик ч= аНтифер-ромагнетик могут служить причиной охрупчивания железомарганцевых 7-сплавов при понижении температуры. [c.245] Исследования, проведенные в работах [И, 12], показали, что порог хладноломкости -сплавов не обусловлен, образованием фаз деформации. Однако в системе Fe—Mil как высокой, так и промышленной чистоты обнаружена группа сплавов, расположенных на границе (е+7)- и 7-06-ластей, которые имеют исключительно низкий порог хладноломкости, на уровне никельсодержащих аустенитных, сплавов [11, 12, 191]. [c.245] Кроме высокой хладостойкости эти сплавы обладают целым комплексом свойств таких как сверхпластичность,, инварный эффект, эффект памяти формы. На этих сплат., вах следует остановиться отдельно. [c.245] Обобщив литературные данные и сопоставив между собой магнитную фазовую диаграмму [2], диаграмму критических температур полухрункости (см. рис. 93, б) с концентрационной зависимостью энергии дефекта упаковки [100], интересно отметить совпадение аномалий физических и механических свойств на границе метастабиль-ной устойчивости Y и е-фаз. Подобное совпадение дает основание предположить взаимосвязь между уникальными механическими свойствами граничных сплавов и особенностями электронного строения, а точнее магнитной структуры. К этим особенностям относится изотропное строение магнитной подрешетки с расположением спинов по диагональным плоскостям 111 вместо коллинеарного строения магнитных подрешеток типа у-Мп, когда спины ориентированы параллельно плоскостям 100 и совпадает ориентация магнитных моментов с плоскостями скольжения ГЦК-решетки, по которым образуются дефекты упаковки и гексагональная е-фаза. Другой особенностью маг-нитной структуры этих сплавов является аномально большая величина среднего атомного магнитного момента, что обусловлено высоким атомным магнитным моментом марганца, и локализация магнитных моментов [2]. [c.246] Согласно гипотезе, высказанной Е. И. Кондорским, одной из основных причин аномалии физических свойств Сплава с 30% Мп является скрытый антиферромагнетизм, при котором наряду с ферромагнитными ионами Часть ионов должна иметь антипараллельные спины. [c.246] Вернуться к основной статье