Полиморфные превращения кинетика

При исследовании, например, термической усталости материалов, а также при наблюдении кинетики полиморфных превращений и других явлений важно не только нагреть образец, но и охладить его с требуемой скоростью. При радиационном нагреве скорость охлаждения образца определяется тепловой инерцией системы нагреватель—образец и может колебаться от нескольких до сотен градусов в минуту. Образцы, подвергаемые контактному и индукционному нагревам, охлаждаются со значительно более высокими скоростями, зависящими от их массы. Например, после прекращения пропускания электрического тока через образец, нагретый до 1200° С и имеющий активное сечение 9 мм , в течение первых 5 с снижение температуры происходит со средней скоростью около 50 град/с. Примерно с такой же скоростью охлаждаются образцы, нагреваемые индукционным способом. [c.77]

Чем отличаются механизм и кинетика полиморфного превращения в сплавах от чистых металлов [c.68]

Характер концентрационной микронеоднородности существенно зависит от состава, поскольку он влияет на температуру полиморфного превращения и кинетику процесса перераспределения. С понижением температуры превращения уменьшаются размеры а-игл и соответственно размеры химической неоднородности. Кислород и азот, повышая температуру полиморфного превращения, способствуют образованию более резкой неоднородности. Так, уменьшение степени вакуума (и, следовательно, увеличение концентрации кислорода) при термической обработке титана увеличивает концентрационную неоднородность. Молибден понижает температуру полиморфного превращения и ослабляет степень неоднородности. Следовательно, от состава сплава зависит та критическая скорость охлаждения, которая необходима для того, чтобы подавить процесс сегрегации примесных атомов. [c.342]

В доэвтектоидной стали в нормализованном состоянии кинетика образования аустенита тормозится из-за содержания, кроме перлита, структурно свободного феррита, что существенно задерживает превращения. Металлографическое исследование показывает, что в этом случае при нагреве со скоростями 10—1000° С/с до температур, близких к 910° С, на участках структурно свободного феррита образования устойчивых зародышей не происходит. В этих условиях превращение феррита в аустенит протекает за счет роста аустенитных зародышей, возникших на месте перлита, при одновременной диффузии углерода из бывших перлитных зон. Если к моменту достижения 910° С участки феррита еще остаются, то в них образуются зародыши аустенита и происходит полиморфное превращение в аустенит. Однако для достижения оптимальных свойств в этом случае требуется дополнительный нагрев, обеспечивающий равномерное распределение углерода за счет диффузии. Для доэвтектоидной нормализованной и отожженной стали это может произойти значительно выше 910° С (табл. 7). [c.607]

Полиморфное превращение в сплавах I и II групп протекает по мартенситному механизму во всем исследованном интервале скоростей охлаждения (от 3 до 400 град/сек). Это подтверждается исследованием кинетики -v -превращения в техническом титане ВТ1 и сплавах ОТ4, АТЗ и ВТ5-1 с помощью вакуумного микроскопа ИМЕТ-ВМД. Отличительной особенностью превращения в титане и его сплавах по сравнению с мартенсит-ным превращением в стали является то, что многократное чередование нагрева и охлаждения не вызывает существенного изменения поверхностного рельефа образцов, возникшего в процессе первого охлаждения. Это обусловлено малым объемным эффектом a -превращения, который в зависимости от легирования колеблется в пределах 0,13—0,27%, что удовлетворительно согласуется с данными расчета по параметрам решеток с учетом разницы в коэффициентах линейного расширения фаз. [c.36]

Предпринимаются исследования с целью получения информации о кинетике полиморфных превращений методом измерения теплопроводности (правда, в этом случае требуется высокая точность 1%). [c.105]

Релаксация напряжений существенно влияет на эволюцию импульса нагрузки в материале и должна учитываться в точных расчетах динамики движения среды на волновой стадии. Необходимость детального описания структуры волн сжатия и разрежения возникает, например, при исследовании кинетики полиморфного превращения, разрушения и других релаксационных процессов, где нужно разделить особенности структуры регистрируемых волновых профилей, связанные с исследуемым процессом и с вязкоупругопластическими свойствами материала. Подобные исследования проводятся в [c.104]

Прямая регистрация волновых профилей дает значение напряжений за фронтом первой пластической волны сжатия и перед фронтом ударной волны разрежения в железе, соответствующих началу прямого и обратного переходов а о е, равные 12,6—14 и 12,3 0,4 ГПа [10]. Следует отметить малую (по сравнению со статическими экспериментами [И]) величину гистерезиса давлений начала полиморфных превращений. Уменьшение гистерезиса можно объяснить переходом материала после ударного сжатия в вязкоупругое состояние. В результате внутренние напряжения, появляющиеся в матрице при образовании зародышей новой фазы, быстро релаксируют и не препятствуют развитию превращения. Наложение двух релаксационных процессов — полиморфного превращения и пластической деформации — затрудняет определение кинетики фазового перехода. Сопоставление с данными опытов при пониженных амплитудах нагрузки, а также с анализом динамики процесса по результатам регистрации профилей скорости свободной поверхности дает основание считать, что затянутый спад параметров перед ударной волной разрежения связан, главным образом, с вязкоупругим поведением материала. [c.233]

Исследование процесса превращения аустенита показало, что кинетика этого процесса сушественны.ч образом зависит от применяемых скоростей охлаждения. Если эти скорости больше, чем предусмотренные равновесной диаграммой состояний, то имеет место явление переохлаждения в твердом состоянии, смысл которого состоит в том, что металлы и сплавы, имеющие полиморфные превращения, способны сохранять при охлаждении ниже критической точки фазы, характерные для [c.106]

Во время снижения температуры в металлах и сплавах, претерпевающих полиморфные превращения, появляется новый рельеф, образующийся в результате напряжений, возникающих вследствие различия в объемах старой и вновь образующейся фаз. О результатах наблюдения за кинетикой у- а-превращения в различных марках стали сообщается в работе автора [16]. [c.201]

Более определенные заключения о причинах влияния легирующих элементов на кинетику перлитного превращения сделаны а основании изучения процессов карбидо- образования и кинетики полиморфного превращения у я. [c.605]

КИНЕТИКА ПОЛИМОРФНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗА [c.606]

Классификация легирующих элементов по их влиянию на превращение железа производится по признаку образования определенного типа диаграмм. состояния. Эта классификация, однако, не может быть признана достаточной, так как тип диаграммы состояния указывает, главным образом, на возможность протекания полиморфного превращения, но не дает, естест венно, необходимых сведений о кинетике превращения у а. [c.606]

Исследования кинетики полиморфного превращения железа показали [c.606]

Полиморфное превращение железа в интервале сравнительно высоких температур (от Лсз до 500°) имеет кинетику неупорядоченного роста ( нормальную кинетику по терминологии Г. В. Курдюмова). При значительном переохлаждении полиморфное превращение приобретает мартенситную кинетику (см. рис. 12, б). При [c.607]

Мартенситное превращение обнаружено также у многих (практически у всех) металлов и их сплавов, имеющих аллотропические превращения (у Ti, Zr, Со, Na, Tl, Hg, Li и их сплавов, а также в системах Си—Sn, u—Zn, u—Al и др., имеющих полиморфные превращения твердых растворов). Мартенситное превращение наблюдается, однако, лишь тогда, когда высокотемпературная модификация переохлаждена до низких температур и вследствие этого превращение по диффузионной кинетике становится невозможным [c.186]

При мартенситных превращениях величина смещения атомов также не превышает межатомных расстояний, но в ряде случаев оказывается явно большей, чем при полиморфных превращениях с нормальной кинетикой. Поэтому основное различие в полиморфных превращениях этих двух типов заключается не в величине, а в характере перемещения атомов от решетки исходной фазы к решетке новой фазы. Когда полиморфное превращение протекает по нормальной кинетике, рост новой фазы идет путем перемещения одиночных атомов по схеме атом за атом . Диффузионный характер этого процесса подтверждается тем, что энергия его активации близка к энергии активации самодиффузии или диффузии металлического компонента сплава. При мартенситном превращении имеет место коллективное (групповое) направленное перемещение атомов. Энергия активации этого процесса в десятки раз меньше энергии активации диффузии. [c.10]

Титан, как и железо, относится к металлам, у которых температура полиморфного превращения выше температурного порога рекристаллизации, т. е. принципиально превращение в титане может протекать по нормальной кинетике. Однако вследствие значительно меньшего объемного эффекта превращения и более высокой температуры рекристаллизации титана в сравнении с железом в титане полиморфное превращение по мартенситной кинетике реализуется значительно легче. При этом взаимная ориентировка кристаллических фаз характеризуется наличием следующих взаимно параллельных плоскостей и направлений параллельными плоскостями служат (ПО) решетки р-Т1 и (0001) решетки а-Т1, а направлениями [111] решетки Р-Т1 и [1120] решетки а-Т1. Механизм мартенситного превращения в чистом титане подобен механизму для циркония, установленному Бюргерсом (однородное расширение в двух направлениях и сжатие в третьем) [3,4]. [c.11]

Возможность протекания полиморфного превращения в чистом (иодид-ном) титане по нормальной кинетике прямым путем пока еще не установлена, несмотря на то что при температурах, близких к температуре превращения, объемная скорость роста а-фазы весьма мала. Трудность изучения этого вопроса заключается в том, что при закалке не удается зафиксировать высокотемпературную фазу, а структура а-фазы оказывается ориентированной по отношению к р-фазе и имеет вид зазубренных образований В то же время известно, что полиморфные превращения, протекающие по нормальной кинетике, также могут иметь ориентированный характер [9]. [c.12]

Широкое применение количественного фазового рентгеновского анализа объясняется, в частности, тем, что с его помощью стало возможным изучение кинетики твердофазных реакций, различных полиморфных превращений, их скорости как при комнатных, так и при высоких температурах. Основные методики количественного рентгеновского анализа предусматривают работу только при комнатных температурах, между тем в результате проведенных ранее работ установлено, что необходима также и методика количественного анализа при высоких температурах. [c.78]

В связи с существенным влиянием пластической деформации как фактора, приводящего к нарушению когерентности решеток на границе раздела фаз, при анализе кинетики полиморфных превращений в чистых металлах и сплавах необходимо учитывать положение температурного порога рекристаллизации относительно температурного интервала превращения. [c.19]

Если температура превращения сравнительно низка и располагается ниже температурного порога рекристаллизации, то полиморфное превращение протекает за счет когерентного роста, т. е. по мартенситной кинетике. В изотермических условиях после нарушения когерентности за счет пластической деформации превращение приостанавливается, так как рост уже имеющихся кристаллов новой фазы диффузионным путем исключен, а для образования новых мартенситных зародышей требуется дальнейшее понижение температуры. Однако и в условиях непрерывного охлаждения мартенситное превращение во многих сплавах ие доходит до конца Даже обработка холодом не всегда приводит к полному превращению остаточного аустенита в мартенсит. Это обусловлено механической и термической стабилизациями исходной фазы. [c.19]

В титане полиморфное превращение по мартенситной кинетике реализуется значительно легче, чем в железе. Это обусловлено существенно меньшим объемным эффектом превращения и более высокой температурой рекристаллизации титана в сравнении с железом. Гистерезис превращения в титане составляет около 30°. Возможность протекания полиморфного превращения в чистом (йодидном) титане по нормальной кинетике прямым путем пока еще не установлена, несмотря на то, что при температурах, близких к температуре превращения, объемная скорость роста а-фазы весьма мала. Трудности изучения этого вопроса заключаются в том, что при закалке не удается зафиксировать высокотемпературную фазу, а структура а-фазы оказывается ориентированной по отношению к р-фазе и имеет вид зазубренных образований [3]. В то же время известно, что полиморфные превращения, протекающие по нормальной кинетике, также могут иметь ориентированный характер [1]. [c.22]

Исследование кинетики Р а-превращения в титане чистотой 99,99% методом высокотемпературной вакуумной микроскопии при медленном ступенчатом охлаждении выявило мартенситный характер превращения с образованием игольчатой структуры типа а -фазы. Превращение начиналось около 900° и в основном заканчивалось при 840° [47]. Однако результаты этих опытов нельзя рассматривать как абсолютное доказательство развития полиморфного превращения в йодидном титане по мартенситной кинетике, так как при высоких температурах (выше 1000°) поверхность образцов могла насыщаться кислородом и азотом несмотря на относительно высокий вакуум. [c.22]

Процентные содержания мартенсита М и ферритоперлитной смеси ФП в зависимости от скорости охлаждения могут быть описаны уравнением Авраами, применяемым для приближенной оценки кинетики полиморфных превращений [c.525]

Мартенситное превращение и распад мартенситной структуры. Для получения высокой твердости и прочности сталей сплавам необходимо придать мартеиситиую структуру. Мартенсит-ная структура — специфическая игольчатая микроструктура металлических сплавов (сталей, сплавов Си — А1, Си — Zn, Си — Sn и др.), некоторых металлов и даже неметаллических материалов, образующаяся в результате мартенситного превращения. К мартенситным превращениям относят также, вследствие особенностей их кинетики и кристаллогеометрии, полиморфные превращения в безуглеродистых сплавах железа с хромом, никелем, марганцем, а также полиморфные превращения в кобальте, титане, цирконии и в сплавах на основе титана и циркония. [c.14]

Известно, что несоверщенства существенно влияют не только на кинетику, но и на температурные характеристики полиморфного превращения. Так, в работе [ 64] при повьииении плотности дефектов наблюдалось снижение температуры полиморфного а->/3-превращения в кристобалите. Напротив, в усах сернистого цинка отмечалось повышение температуры фазового перехода на 350°С (У. Пайпер, У. Рог). Перегрев наблюдался и при изучении а -+ 7-превращения в усах железа [ 35]. [c.46]

ТЕРМОМЕХАПИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ — совокупность операций деформации, нагрева и охлаждения, в результате к-рых формирование структуры металлич. сплава происходит в условиях повышенной плотности и соответствующего распределения несовершенств строения, обусловленных пакленом. Несовершенства строения кристаллов влияют па механизм и кинетику фазовых и структурных превращений при термич. обработке. Одиим из осн. методов создания несовершенств строения является наклеп. Поэтому целесообразно соединение в единую технологич. схему пластич. деформации и фазовых (структурных) превращений. Т.о.м. может быть применена во всех случаях, когда возможны полиморфные превращения превращения в твердом растворе, связанные либо с изменением растворимости одного компонента в др., либо с изменением корреляции изменеиия структуры при пластич. деформации (создание нолигонизованной структуры). [c.315]

Большой интерес для советского читателя должна представить пятая глава, посвященная теории фазовых превращений в твердом состоянии. Она написана Дж. Кристианом — автором фундаментальной монографии 1) на ту же тему. В этой главе содержится подробное и систематическое описание основных видов фазовых превращений выделения фазы из пересыщенного твердого раствора, эвтектоидного распада, полиморфных превращений и др., причем особенно большое внимание автор уделяет теории мартенсит-ных превращений. Приводится оригинальная классификация всех фазовых превращений в твердом состоянии, рассматриваются теория процессов зарождения и роста, термодинамика, кинетика, атомный механизм и кристаллография этих превращений. Большое внимание уделяется также начальным стадиям превращений, образованию сегрегатов в материнской фазе. Эта [c.6]

I. Полиморфные превращения прерывистое выделение автектоидный распад процессы роста, лимитируемые кинетикой атомных процессов на поверхности раз дела, и т. д. [c.277]

Ряд исследований показал, что если содержание влаги в селитре не превышает 0,1%, то при кристаллизации плава (грануляции) подавляется кинетика полиморфного превращения нитрата ам-юния из форш П в Ш, сопровождапцегося изменением объет,и преобладает переход формы П непосредственно в стабшьную форму 1У, происходящий без изменения объема. Это позволяет получать при грануляции плава продукт с меньшим содержанием мелочи и с прочными гранулами. [c.244]

В монографии обобщены литературные данные и собственные экспериментальные и теоретические результаты авторов в области упруго-пластических, прочностных и кинетических свойств материалов различных классов при ударно-волновом нагружении, приведены необходимые сведения из механики сплошных сред, обсуждается современная техника экспериментов. Суммированы результаты экспериментальных исследований и расчетные модели вязко-упруго-нластической деформации и разрушения материалов различных luia oB, включая металлы и сплавы, хрупкие керамики и горные породы, монокристаллы и стекла, полимеры и эластомеры, в ударных волнах. Представлено несколько наиболее важных примеров полиморфных превращений веществ в ударных волнах. Анализируется механический эф кт взаимодействия импульсов лазерного и корпускулярного излучения с веществом. Представлен обзор уравнений состояния и кинетики разложения взрывчатых веществ в ударных и детонационных волнах. Подбор и изложение материала ориентированы на расчетное прогнозирование действия взрыва, высокоскоростного удара, импульсных лазерных и корпускулярных пучков. В мо1юграфию включены сведения справочного характера. [c.1]

При подготовке монографии мы стремились сделать ее полезной как для специалистов, так и для заинтересованных представителей смежных профессий и студентов. Для полноты представления материала в первых двух главах кратко изложены сведения из механики сплошных сред в объеме, необходимом для обсуждения экспериментов, и обзор современных экспериментальных методов. В третьей и четвертой главах обсуждаются результаты экспериментальных исследований вязкоупруго-пластической деформации материалов различных классов в ударных волнах и расчетные модели неупругого деформирования. Сопротивление разрушению конденсированных сред в субмикросекундном диапазоне длительностей нагрузки изучается путем анализа откольных явлений при отражении импульса ударного сжатия от поверхности тела. Механизм и динамика откольного разрушения в конструкционных металлах и сплавах, пластичных и хрупких монокристаллах, керамиках и горных породах, стеклах, полимерах, эластомерах и жидкостях обсуждаются в пятой главе. В шестой главе представлено несколько наиболее важных примеров полиморфных превращений веществ в ударных волнах. Некоторые вопросы взаимодействия импульсов лазерного и корпускулярного излучения с веществом, что является одним из новых приложений физики ударных волн, обсуждаются в гл.7. Восьмая глава представляет собой обзор уравнений состояния и кинетики разложения взрывчатых веществ в ударных и детонационных вол- [c.7]

Легирование железа различными элементами существенно изменяет кинетику у- -а-превраще1Ния. Весьма значительное понижение скорости полиморфного превращения установлено при легировании хромом, особенно при 650—500°, т, е. ниже маиаим ума скорости превращения. При 560° в сплаве железа с 8,5% Сг за 5—6 час. превращается лишь 5 /о у-фазы. С таким характером влияния хрома на кинетику у а-превращения согласуются данные, указывающие на значительное увеличение [c.607]

Влияние легирующих элементов на кинетику полиморфного превращения определяется не смещением критических точек на диаграмме состояния, а главным образом изменением физических параметров — энергии активации превращения и работы образю1в,алия зародышей [23]. Влияние нескольких легирующих элементов неаддитивно. Добавки молибдена не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на скорость превращения, однако при одновременном легировании хромом и никелем существенно понижают скорость у а-пре-вращеиия. [c.607]

По своему механизму перечисленные выше превращения в твердом состоянии разделяются на диффузионные и без диффузионные. Из числа фазовых превращений к диффузионным относятся превращения третьего и четвертого видов, т. е. эвтектоидный распад, распад пересыщенных твердых растворов и обратные им превращения. Полиморфные превращения могут протекать как по диффузионной ( нормальной ), так и по бездиффузион-ной (мартенситной) кинетике. Однако между полиморфными превращениями, характеризующимися нормальной кинетикой, и диффузионными превращениями третьего и четвертого видов имеются существенные различия. При полиморфных превращениях величина смещений атомов не превышает межатомного расстояния, а при превращениях третьего и четвертого видов происходит значительно большее смещение атомов. [c.10]

При рассмотрении полиморфных превращений в чистых металлах и сплавах, протекающих по мартенситной кинетике , в настоящее время исходят из того, что в отличие от диффузионных мартенеитные превращения с момента образования зародыша развиваются когерентно по отношению к решетке исходной фазы [4, 8, 9]. Рост отдельных мартенситных кристаллов прекращается либо вследствие нарушения упругой связи между решетками и их когерентности на поверхности раздела фаз за счет пластической деформации, которая может наступить, если происходят значительные объемные изменения (например, в олове и оловянистой бронзе), либо вследствие установления упругого равновесия, возникающего в тех случаях, когда разность свободных энергий фаз мала (например, в алюминиевой бронзе и латуни) [1, 4, 5, 10, 23]. [c.19]

Если температурный И1ггервал превращения располагается выше температурного порога рекристаллизации, то полиморфное превращение протекает по нормальной кинетике. А. А. Попов, М. М. Штейнберг 14] и ряд других авторов ]1] полагают, что и в этом случае образование зародын[ей новой фазы происходит также когерентным путем. Однако когерентный рост быстро прекращается вследствие пластической деформации и рекристаллизации, после чего превращение продолжается с достаточной скоростью за счет некогерентного роста, который оказывается возможным благодаря высокой подвижности атомов. [c.21]

В соответствии с этими особенностями в техническом железе (0,04% С и 0,25% Мп) даже при закалке в холодную воду не удается наблюдать развития полиморфного превращения по мартенситной кинетике. В результате образуется полиэдрическая (равноосная) структура, свидетельствующая о нормальной кинетике превращения [46. Однако, как указывает Я. С. Усманский [1], в чистом железе при быстром охлаждении становится возможным образование и видманштеттовой структуры, т. е. структуры с игольчатым ферритом, образующимся по мартенситной кинетике. Разность температур превращения при нагреве и охлаждении (гистерезис) у железа составляет 5—10°. При легировании железа элементами, приближающими температуру превращения к порогу рекристаллизации (хром до 10%, никель, марганец [1]) или повышающими энергию активации процессов рекристаллизации (вольфрам [46]), можно полностью или частично в условиях закалки подавить развитие превращения по нормальной кинетике. [c.22]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...