Мартенситные превращения изменение формы

МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМЫ [c.24]

Второе условие естественно, так как скольжение является необратимым процессом. Следовательно, если в кристаллах происходит скольжение, то даже при нагреве деформация не устраняется. Возникает вопрос, в результате какого механизма происходит деформация, которая может быть восстановлена Именно это нужно для объяснения эффекта памяти формы. Если температура испытаний 7">/И , то в образцах существует большее или меньшее количество исходной фазы. В таких образцах при приложении напряжений происходит мартенситное превращение в области исходной фазы, что оказывает влияние на изменение формы образца. [c.33]

Как показано выше, влияние внешней силы на мартенситное превращение, исходя из общего термодинамического рассмотрения, можно выразить в рациональной форме в виде уравнения (1.48). Целесообразно сравнить уравнения (1.48) и (1.25). В (1.48) деформацию превра-щения 6 в первом приближении можно считать величиной постоянной. При этом изменение энтропии 5 при превращении также является постоянным в широком интервале напряжений и температур. Это действительно наблюдается в разных сплавах при превращении, вызванном напряжениями. Постоянство Д5 означает, что Д/У в соответствии с ур. (1.42) изменяется в зависимости от напряжения. С помощью ур. (1-48) можно определить действительные величины А8 и АН при различных превращениях, вызванных напряжениями. Однако для этого необходимо знать деформацию превращения Способы определения этой ве- [c.47]

Однако после старения при 400 °С (рис. 2.41, б) первоначально понижается, затем при старении до 100 ч увеличивается. Первоначальное понижение можно объяснить следующим образом. При низкой температуре старения дисперсные частицы, выделяющиеся на начальной стадии, вызывают значительное твердение матричной фазы, препятствуют сдвиговой деформации, происходящей при мартенситном превращении, и повышают стабильность исходной фазы. При более продолжительном старении когерентная деформация вокруг выделений постепенно исчезает, возникает частичная когерентность, в результате чего Т превращения повышается. При 400 °С это происходит при старении > 4 ч, поэтому в результате старения при 400 °С в течение 144 ч (5,18Х Х10 кс) (рис. 2.40, б) происходит достаточно большое изменение формы. Температура промежуточного превращения является почти постоянной после начальной стадии. [c.96]

Из результатов, описанных в предыдущем разделе, известно, что если осуществлять старение в указанных условиях, то промежуточное превращение при охлаждении завершается вблизи комнатной температуры, образцы приобретают почти прямолинейную форму. При дальнейшем охлаждении в результате изменения расположения доменов промежуточной фазы и мартенситного превращения кривизна образцов изменяется на обратную. Однако если периодически изменять направление приложения нагрузки, то при этом трудно охлаждать образцы. Поэтому характеристики превращения исследовались в интервале Т > > А (72 °С) и комнатной Т путем прямого пропускания тока через образец. [c.97]

В случае наличия в материале ориентированных напряжений (например, действие внешней нагрузки) мартенситные пластины приобретают преимущественную ориентировку, и локальные сдвиговые деформации приводят к макроскопическому изменению формы образца (принцип Ле Шателье-Брауна). В процессе обратного превращения (М А) перестройка решетки происходит по принципу точно назад , при этом локальные сдвиговые деформации исчезают и, следовательно, устраняется макроскопическое изменение формы. Внешнее проявление такого поведения материала интерпретируется как ЭПФ. [c.838]

Коробление и растрескивание вызываются значительными остаточными напряжениями, возникающими при закалке. Основной источник напряжений — увеличение объема при превращении аустенита в мартенсит. Модуль упругости в температурном интервале мартенситного превращения достаточно велик, поэтому возникающие из-за объемных изменений напряжения релаксируют с малой скоростью. Значительные макроскопические напряжения возникают из-за неодновременности превращения по сечению, а также в закаливаемых деталях сложной формы. Остаточные напряжения уменьшаются при условии одновременного превращения [c.182]

Явления, которые могут вызывать релаксацию внешних напряжений при мартенситном превращении, можно разделить на две группы. К первой группе относятся объемные эффекты превращения, неизотропные линейные изменения размеров при у- г и е а-переходах, которые можно определить, как кристаллографическую составляющую релаксации напряжений [2, 4, 165]. Ко второй группе относятся объемные эффекты и изменения формы микрообъемов, испытывающих мартенситное превращение, которые сопровождаются формированием микронапряжений, аккомодационных дислокаций, точечных дефектов, которые взаимодействуют с полем приложенных напряжений, обусловливая кинетическую составляющую релаксации внешних напряжений [129, 158]. [c.141]

Полученные результаты [129, 166] представляют интерес, но их не всегда удается сопоставить с имеющимися литературными данными, так как подавляющее большинство авторов оценку пластичности проводят по относительному удлинению. Единой методики расчета, позволяющей обоснованно судить о величине кинетической составляющей пластичности, наводимой мартенситным превращением при деформации, на сегодня нет. В имеющихся примерах количественной оценки учитывались либо объемные изменения [167], либо изменения формы [168], сопровождающие мартенситные превращения. Основной посылкой предложенного расчета [166] являлось предположение о полностью неупругом состоянии микрообъема стали, находящегося в состоянии перестройки по мартенситному механизму (предельный, гипотетический случай) условием чистой релаксации являлось постоянство упругой и пластической деформации или постоянство суммы упругой энергии растяжения (деформации) образца и работы деформации. [c.144]

Протекание многих превращений в твердом состоянии, которые начинаются с образования зародышей, зависит от термически активируемого перемещения атомов, необходимого для последующего роста этих зародышей. В типичных превращениях этого рода новая фаза растет за счет старой путем относительно медленной миграции межфазной границы, скорость которой сильно зависит от температуры. Реакция вплоть до завершения протекает изотермически при некоторой фиксированной температуре, и претерпевшие превращение области обычно не испытывают сколько-нибудь существенных изменений формы. Превращения этого рода известны под названием процессов зарождения и роста в отличие от мартенситных превращений, которые наблюдаются только в твердом состоянии. Такая классификация довольно неудачна, поскольку и в случае мартенситных превращений рост также начинается с образования зародышей. [c.230]

Первоначально мартенситные превращения рассматривались как бездиффузионные в том смысле, что для их протекания не требуется взаимообмена атомов местами и большая часть атомов лишь смещается относительно друг друга на расстояния, не превышающие межатомные. Последние работы в этой области заставляют думать, что эта концепция в общем верна, но что теория кристаллографии мартенситных превращений применима к более широкому классу превращений, которые все характеризуются одним общим свойством тепловой энергии недостаточно, чтобы обеспечить за время превращения миграцию атомов больше, чем на несколько межатомных расстояний, по крайней мере для атомов некоторых из присутствующих компонентов. При превращениях, для протекания которых требуется перенос атомов на расстояния, намного превышающие межатомные, и в которых атомы всех компонентов имеют сравнимые по величине подвижности, не должно наблюдаться изменений формы или кристаллографических особенностей, характерных для мартенситных реакции, так как сопряженность решеток и связанная с ней упругая энергия могут быть исключены путем миграции атомов. [c.235]

Наиболее удобным объектом для изучения мартенситного превращения является превращение в монокристалле, происходящее путем движения плоской границы раздела от одного конца кристалла к другому. В этом случае отсутствуют осложнения, обусловленные аккомодационными напряжениями, и возникают условия, благоприятные для проведения сравнения с точными предсказаниями кристаллографических теорий. Такого рода превращения легко наблюдать в сплавах золото — кадмий и индий — таллий превращения в обеих системах характеризуются довольно малым изменением формы. В обоих случаях конечная фаза представляет собой пакет тонких двойников, которые видны в оптический микроскоп несколько позади границы раздела и не видны в непосредственной близости от нее. По-видимому, на поверхности раздела образуются в соответствии с предсказаниями кристаллографической теории очень тонкие двойники, которые сливаются затем [c.325]

Превращения, вызывающие экспериментально наблюдаемое изменение формы, можно классифицировать следующим образом. При истинно мартенситных превращениях обмен атомов местами отсутствует и каждый атом перемещается относительно своих соседей только на долю межатомного расстояния. При бейнитных превращениях некоторые из атомов перемещаются на значительные расстояния, и именно этот процесс контролирует скорость роста, другие же атомы образуют жесткий остов, который претерпевает превращение мартенситного типа. Наконец, имеются промежуточные превращения, такие, как некоторые процессы упорядочения, [c.340]

Макронеоднородность слитка по химическому составу 194 Мартенсит 811 упругий 327 Мартенситная пластина, модель 330 Мартенситные превращения 311—341 изменение формы 313—318, 337—340 см. также Деформация решетки кристаллография 312, 319 образование зародышей 333 экспериментальные данные 323— 329. [c.478]

При выполнении соединения с использованием эффекта памяти формы [23] втулку из материала с памятью деформируют радиальным растяжением при температуре ниже температуры мартенситного превращения в сплаве (ниже -80°С) и одевают на концы соединяемых труб. Нагреваясь в процессе последующей выдержки до нормальной температуры, втулка вспоминает свою исходную форму, уменьшается в диаметре и сжимает трубы в радиальном направлении, образуя их прочное соединение с натягом. Соединение труб из любых материалов устойчиво к изменению температуры от -40 до 100 °С. [c.67]

Таким образом, в том случае, когда наблюдается значительное изменение формы, поверхность раздела, вероятно, является мартен-ситной границей одного из рассмотренных видов. Изменение формы было обнаружено во многих превращениях, которые обычно не классифицируются как мартенситные, например при образовании бейнита в сталях, на ранних стадиях выделения в медно-бериллиевых сплавах и при некоторых процессах упорядочения. При бейнитном превращении должна иметь место диффузия атомов углерода на далекие расстояния, тем не менее сопровождающая это превращение перестройка решетки аустенита в решетку феррита, вероятно, носит мартенситный характер. Изменение формы наблюдается вследствие того, что скорость миграции атомов железа слишком мала, чтобы их перемещения оказались существенными, скорость же превращения определяется скоростью диффузии углерода. Обобщая, можно сказать, что, хотя мартенситное превращение является бездиффузионным, превращения, при которых происходит изменение состава, могут быть мартенситными по своему характеру, если подвижность атомов одного из т омпонентов значительно выше, чем другого. Такого рода представление о бейнитном превращении принадлежит Ко и Коттреллу [46], которые первыми показали, что превращение в этом случае сопровождается изменением формы. Аналогичные соображения могут быть высказаны и относительно образования избыточного феррита, при выделении которого в определенных условиях также наблюдается изменение формы. [c.340]

Мартенситные превращения имеют следующие особенности температуры начала и конца превращения различны химическпн состав п процессе превращения не меняется вследствие смещения отдельных атомов на расстоянии порядка межатомных изменение формы теля при превращении соогветстнует макроскопической одиородноГ деформации, при которой исключе> Ы искажения и поворот плоскости раздела исходной и образующейся (мартепситно ) фаз. Мартенситное превращение помимо быстрого охлаждения может быть вызнано деформацией или одновременно охлаждением и деформацией тела. [c.239]

Эта модель наглядна и дает возможность представить сущность псевдоупругости и мартенситных превращений в целом, которая состоит в том, что при образовании мартенситной иглы под действием внешних напряжений скачкообразно увеличивается деформация металла пусть на небольшую, но конечную величину. Изменение формы металла при термоупругом превращении, как мы покажем далее, также происходит под действием напряжений, но несколько иного характера, связанного с изменением структурного состояния системы. [c.298]

Кроме того, изменяются размеры и форма карбидных частиц (она приближается к сфероидальной). Наряду с карбидными превращениями при этих температурах отпуска также происходит изменение структуры — полнгонизация а-фазы я релаксация макро- и мккроиапряжений, возникающих при закалке в процессе мартенситного превращения. Образующуюся после отпуска при 350—400 "С структуру обычно называют пгрооститом отпуска. [c.186]

Механизмом, определяющим свойства памяти формы , является кристаллографическое обратимое термоупругое мартенситное превращение — эффект Курдюгиова. Термоупругое мартенситное превращение сопровождается изменением объема, которое носит обратный характер, обеспечивая память . В сплавах с эффектом памяти формы при охлаждении происходит рост термоупругих кристаллов мартенсита, а при нагреве — их уменьшение или исчезновение. Эффект памяти формы наиболее хорошо проявляется, когда мартенситное превращение происходит при низких температурй х и в узком интервале температур, иногда порядка нескольких градусов. [c.375]

В 50-х годах стали появляться сообщения о сплавах, испытывающих обратимые макроскопические изменения формы. На основе сплава Аи—Сб был даже сконструирован простой двигатель, преобразующий тепловую энергию в механическую, который демонстрировался в 1954 г. на Всемирной выставке в Брюсселе. В начале 60-х годов эффект памяти формы, основанный на термоупругом мартенситном превращении, был обнаружен в сплавах Т1—N1 и Си—А1. Доступность этих материалов и сильно выраженный эффект памяти формы позволили перенести проблему в область практического материаловедения. Сейчас можно с уверенностью говорить о том, что разработка и практическое использование сплавов, обладающих свойством запоминания формы, является важной самостоятельной областью современной науки, способствующей ускорению научно-технического прюгрюсса в таких отраслях народного хозяйства, как прмборостроение, космическая технология, медицина и многие другие. [c.6]

Если радиус зародыша линзообразного кристалла мартенсита превышает некоторую критическую величину, то возможен рост зародыша кристалла мартенсита при температуре Mg, при которой изменение химической свободной энергии (первый член в правой части (1.4)) становится большим по сравнению со свободной энергией нехимической природы, определяемой суммой второго и третьего членов того же уравнения. Именно при таких условиях развивается мертенситное превращение. Степень переохлаждения, определяемая разностью (Го — Mg), зависит от а и А + В) и растет с увеличением различий структур исходной и конечной фаз. При мартенситном превращении в сплавах на основе железа степень переохлаждения равна 200 °С, а в сплавах с эффектом памяти формы 5—30 °С (табл. 1.1). [c.12]

Изменение формы при термоупругом мартенситном превращении в сплавах с эффектом памяти формы характеризуется чр)езвь1чайно малым изменением объема (см. табл. 1.1), поэтому указанное изменение близко к деформации путем чистого сдвига. В результате в окружающей исходной фазе не происходит пластическая деформация, что и обусловливает термоупругое поведение сплавов. В отличие от этого при мартенситном превращении в сплавах на основе железа объемные изменения очень велики (около 4 %). Это вызывает пластическую деформацию в окружающей исходной фазе, поэтому превращение является нетермоупругим. [c.27]

Рис. 1.13 иллюстрирует деформацию формы при образовании монодомена мартенсита в монокристалле исходной фазы. Эта деформация формы, сопровождающая мартенситное превращение, выражается и в изменении формы исходной фазы. Хотя рассматривается монокристалл исходной фазы и исключается превращение с одной поверхностью раздела [8] (например, при охлаждении с одного торца образца), можно отметить, что в различных областях образца имеются эквивалентные кристаллографические условия. При превращении может образоваться большое число кристаллов мартенсита с различными индексами габитус-ных плоскостей (такие кристаллы называют кристаллографическими вариантами). Поэтому в действительности изменения формы исходной фазы, подобного показанному на рис. 1.13, не происходит. В том случае, если исходные образцы находятся в поликристаллическом состоянии и если даже в каждом кристаллите образуется монодомен мартенсита, то из-за эффекта стеснения со стороны окружающих зерен не происходит изменения формы исходной фазы, подобного показанному на рис. 1.13. Естественно, и в поликристаллическом образце исходной фазы кристаллы мартенсита с различными кристаллографическими ориентировками образуются в различных местах в пределах одного кристаллита. Ниже рассмотрены способы образования разных вариантов кристаллов мартенсита и описано изменение формы исходной фазы, происходящее при образовании указанных кристаллов. [c.27]

То, что разные кристаллографические варианты кристаллов мартенсита образуются по соседству друг с другом, приводит к взаимному ослаблению деформации превращения, поэтому это явление называют самоаккомодацией. Если усреднить деформацию формы, сопровождающую образование мартенситных кристаллов четырех вариантов, составляющих ромб, то матрица, выражающая в целом это изменение формы, оказывается близка к единичной матрице. Следовательно, хотя исходная фаза полностью претерпевает мартенситное превращение при охлаждении [c.29]

Мартенситное превращение сопровождается изменением формы превращенной области, что проявляется в образовании рельефа на плоской поверхности образца. Движение межфазной поверхности при мартенситном превращении по своему характеру близко к распространению двойниковых границ. В обоих случаях перестройка решетки осуществляется перемещением частичных дислокаций (трансформационных или двойникующих) вдоль межфазной поверхности. Вследствие этого скорость роста мартенситных кристаллов велика и мало чувствительна к изменению температуры. Со сдвиговым характером перестройки решетки связано и образование многочисленных дефектов кристаллической решетки Б мартенситной и исходной фазах. Дефекты являются следствием пластической релаксации упругих напряжений, возникающих в связи с изменением формы превращающейся области. Мартенситные превращения называют также превращениями с изменением формы [1191. [c.31]

Обратимый двусторонний) ЭПФ ОЭПФ), заключающийся в самопро-вольном обратимом изменении формы при термоциклировании через [тервал мартенситных превращений. [c.377]

Для изотропного материала при отсутствии внешних напряжений мартенситные пластины, образующиеся при прямом превращении, не имеют преимущественной ориентировки, и локальные сдвиговые деформации в среднем по объему компенсируются. В процессе обратного превращения (М -> А) перестройка решетки в исходную протекает строго в обратной последовательности. При этом не наблюдается макроскопического изменения формы материала, за исключением небольшого изменения объема (например, для сплава на основе TiNi изменение объема составляет около [c.838]

Эффект памяти формы свойственен, сплавам, обладающим прямым и обратным мартенситным превращением, а также обратимой деформацией, наибольшая величина которой определяется деформацией решетки при мартенситных превращениях. Эффект памяти формы TiNi возникает в узком интервале температур максимален он при стехиометрическом составе, отклонение от которого вызывает резкое изменение температур начала и конца прямого и обратного мартенситных превращений. [c.426]

Упругая энергия сдавленной матрицей мартенситной пластины может быть очень большой, и превращение при охлаждении высокотемпературной фазы не может начаться вплоть до того момента, пока химическая движущая сила не превзойдет упругую энергию. Так как при этом возможны другие превращения, происходящие путем образования зародышей и их роста, которые развиваются при значительно меньших значениях движущей силы, то часто мартенсит можно получить лишь при быстром охлаждении от температуры, превышающей температуру превращения. Мартенситное превращение обычно начинается при некоторой температуре Ms, зависящей от предшествующих механической и термической обработок и от размера зерна и не зависящей от скорости охлаждения. В сталях химическая движущая сила в точке Ms составляет около 300 калIмоль, в случае же превращений с малым изменением формы химическая движущая сила значительно меньше этой величины. Большая величина движущей силы отвечает большому температурному гистерезису между превращением при охлаждении и обратным превращением при нагреве. [c.312]

Приведенное выше условие деформации с инвариантной плоскостью в общем случае не выполняется, так что обычно две решетки ае имеют ни рациональной, ни иррациональной плоскости сопряжения. Отсюда следует, что изменением формы исходной решетки нельзя получить решетку конечной фазы. Впервые это было отмечено Гренингером и Трояно в работе [32], сыгравшей большую роль в разработке теории мартенситного превращения. Затруднение это устраняется, если разграничить изменение деформацию) формы, являющееся однородной деформацией в масштабах, значительно превышающих атомные, и деформацию решетки, однородную в масштабах, определяемых расстоянием между эквивалентными узлами решетки. [c.317]

Большинство мартенситных превращений отличается от только что описанных тем, что в поликристаллических образцах не образуются пластины с параллельными гранями, а в монокристаллах не наблюдается превращение с одной поверхностью раздела. Рассмотрим образование отдельной линзовидной пластины. Изменение формы и объема должно быть скомпенсировано упругой или пластической деформацией окружающей матрицы, и кинетика образования пла стины зависит от того, достигают ли напряжения в матрице ее предела текучести прежде, чем прекращается рост пластины. При постоянной форме упругая энергия в матрице пропорциональна, как это обычно принимается в классической теории зарождения, превратившемуся объему, так что при наличии достаточной движущей силы свободная энергия по мере роста пластины непрерывно уменьшается. Рано или поздно рост в направлении, параллельном габитусной плоскости, прекращается, и дальнейшее увеличение объема пластины может привести к тому, что рост упругой энергии будет происходить быстрее, чем уменьшение свободной энергии. При некотором размере пластины свободная энергия может достигнуть минимума пластина этого размера при данном значении движущей силы будет находиться в обратимом равновесии с матрицей. Если при уменьшении температуры движущая сила увеличивается, пластина подрастает до установления нового равновесия если движущая сила уменьшается, пластина уменьшается в размере. Более того, можно заставить пластину расти илц сокращаться, прикладывая соответствующие внешние напряжения, так что химический и механический эффекты взаимозаменяемы. [c.327]

В случае образования кристалла новой фазы внутри матрицы связанная с образованием кристалла упругая энергия значительно выше для когерентного превращения с большим изменением формы, чем для некогерентного преврап] ения, когда долй ны быть аккомодированы только дилатационные изменения. Это следует из того, что в первом приближении упругая энергия, обусловленная сдвиговыми компонентами изменения формы [уравнение (66)], может быть отделена от вклада несдвиговых компонентов. На стадии зарождения когерентное превращение с изменением формы может быть энергетически более выгодным, так как более высокая упругая энергия может компенсироваться более низкой энергией поверхности зародыша. Однако это не относится к достаточно большим кристаллам, видимым в световой микроскоп. Таким образом, обнаружение изменения формы обычно можно считать указанием на действие определенного механизма роста и на то, что конкурирующий механизм, который мог бы привести к тому же фазовому превращению без изменения формы, действует слишком медленно, чтобы его можно было обнаружить экспериментально. Это объясняет, почему обнаружение изменения формы является наиболее надежным критерием мартенситного характера данного превращения, так как рост мартенсита оказывается невозможным, если когерентность фаз на дв жущейся поверхности раздела не сохраняется. [c.338]

Изменение формы в меднобериллиевых сплавах было обнаружено только на ранних стадиях когерентного роста, до того как стали видны рентгеновские дифракционные линии от выделений. Это превращение может служить примером превращения, которое начинается как мартенситное, а затем переходит в процесс, контролируемый диффузией. В процессах упорядочения рост упорядоченных областей требует обмена атомов местами, однако граница движется, вероятно, слишком быстро, для того чтобы могло происходить перемещение атомов на далекие расстояния, необходимое для нарушения соответствия решеток. [c.340]

Мартенеитное превращение у а, происходящее при охлаждении в железоникелевых сплавах, изучено достаточно подробно. Упорядоченный, кооперативный характер перестройки кристаллической решетки при мартенситном превращении определяет такие феноменологические особенности, как ориентационную связь между кристаллическими решетка> мартенсита и аустенита и изменение формы превращенной области (появление рельефа на предварительно отполированной поверхности шлифа). [c.27]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...