Кристалоструктурні зміни на початкових етапах відпуску мартенситу високовуглецевих Fe – Al сплавів

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи були повідомлені й обговорювалися на 4 конференціях:

1. XVIII конференції з прикладної кристалографії, 4-7 вересня

2000 р., Катовіце, Польща;

2. Міжнародній конференції «Матеріали і технології в новому тисячолітті», 2000 р., Україна, Алушта.

3. 11-тій чешсько-словацькій конференції з магнетизму «CSMAG'01», 20-23 серпня 2001 р., Кошіце, Словаччнина.

4. VI Всеросійській конференції «Структура і властивості аустенітних сталей і сплавів», 10-14 вересня 2001 р., Єкатеринбург, Росія.

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи розкрито в 8 публікаціях, 7 з яких відповідають вимогам ВАК України та у тезах 4-х міжнародних конференцій. Список публікацій і тез конференцій наведено в кінці автореферату.

Структура дисертації. Дисертацію викладено на 144 сторінках машинописного тексту. Вона складається із вступу, трьох глав і основних висновків. В роботі розміщено 47 рисунків, 4 таблиці, список 150 цитованих літературних джерел.

 

 

У вступі розкрито стан проблеми та її значимість, обгрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і задачі дослідження, розглянуто наукову новизну та практичну цінність роботи.

У першій главі “Мартенситні перетворення при зовнішніх термічних впливах на сплави Fe-Al-C” показано, що різновид і особливості орієнтаційних співвідношень -мартенситу відносно залишкового аустеніту визначаються наявністю в кристалічних ґратках аустеніту атомів заміщення (алюмінію), атомів проникнення (вуглецю), когерентних частинок (К-фази), а також пара- або феромагнітним станом останніх перед мартенситним перетворенням. Якщо повільно охолоджувати аустенітні зразки до температури рідкого азоту, то можна зафіксувати на рентгенограмах 24+48 дифракційних відображення відповідно від ізо- та атермічного мартенситів, їм буде відповідати така ж кількість полюсів на полюсній фігурі.

Виявлено, що фізична природа утворення 48 орієнтацій -мартенситу у загартованих високовуглецевих Fe-Al-сплавах пов'язана с пара-феромагнітним переходом в частинках К-фази. Наявність феромагнітних когерентних включень К-фази в аустеніті визначає перетворення його ГЦК-кристалічної ґратки в ОЦТ-кристалічну гратку -мартенситу з утворенням 48 (24+24) орієнтацій мартенситу, 24 з яких відповідають ОС Г-Т, інші 24 їм двійникові.

При нагріванні вище -100°С монокристалічних зразків, які мають 48 (24+24) орієнтації мартенситу, відбувається зворотне феро-парамагнітне перетворення в когерентних частинках К-фази і зникнення в них магнітної анізотропії. Це призводить до зменшення когерентних спотворень всередині мартенситних кристалів і до утворення в них мікродвійників, орієнтація яких антисиметрична вже існуючим мартенситним орієнтаціям. Вісь с в мікродвійниках, які мають одні варіанти двійникування, стає паралельною до осей а або в матричних двійників, які мають інші варіанти в системі двійникування {112}<111>. При цьому ступінь тетрагональності -мартенситу знижується.

Побудова полюсних фігур аустеніту, K-фази і -мартенситу загартованих високовуглецевих Fe-Al-сплавів різного хімічного складу дала можливість виявити, що в цих сплавах можна зафіксувати після мартенситного перетворення відомі орієнтаційні співвідношення: Курдюмова-Закса (ОС К-З), Гренінгера-Трояно (ОС Г-Т) та Нішіями (ОС Н). Їх послідовність при збільшенні концентрації алюмінію в сплавах наступна:

24 ОС К-3  24 ОС Г-Т 48 ОС  12 ОС Н (1)

Якщо врахувати послідовність утворення ізо- та атермічного мартенситів при охолодженні сплавів до низьких температур, то можна розширити вираз (1) і записати послідовність, яка фіксується при – 196°С:

24 ОС К-3 24 ОС Г-Т 24+48 ОС  48 ОС 12 ОС Н (2)

При кімнатній температурі 24 дифракційних відображення від ізотермічного мартенситу співпадають із основними 24 (із 48) дифракційними відображеннями атермічного мартенситу. Встановлення між кристалічними ґратками -мартенситу і залишкового аустеніту ОС Г-Т і ОС Н визначаються відповідно наявністю або відсутністю когерентності ґраток -мартенситу і частинок K-фази, які він містить у собі.

Після тривалого (більше 5 год) низькотемпературного (200°С) відпуску загартованих високовуглецевих Fe-Al-сплавів фіксуються орієнтаційні співвідношення, близькі до ОС Н. Зміни кількості двійникових орієнтацій мартенситу під час відпуску можна виразити наступним чином:

48 {24 (12+12) +24 (12+12) } ОС24 (12+12) ОС Г-Т  12 ОС Н (3)

Результати математичного моделювання зміни розташування полюсів мартенситу відносно полюсів аустеніту при зміні тетрагональності мартенситу для трьох орієнтаційних співвідношень показали, що при зменшенні терагональності мартенситу його полюси віддаляються від полюсів аустеніту (рис. 1а). Такий розрахунок підтверджується експерементальними даними: відпуск сплавів Fе-Аl-С ініціює кристалографічні зміни, які виявляються на стереографічній проекції як віддалення полюсів мартенситу від полюсів аустеніту (рис. 1б) та злиття попарно симетричних полюсів, які відповідають 24 ОС Г-Т, і зникнення їхніх двійникових попарно симетричних полюсів, а також переміщення полюсів мартенситу до положень, які відповідають ОС Н.

У другій главі “Вплив індукованих мартенситних перетворень на фізичні та механічні властивості сплавів Fe-Al-C” показано, що зміни відносного електроопору R/R сплавів Fe-Al-2% С з різним вмістом алюмінію в залежності від температури нагріву корелюють із даними про наявність в аустенітній та мартенситній складових впорядованого карбіду (К-фази). Розходження в кутах нахилу кривих R/R (Т) для сплавів з різним