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

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

ХАРКІВСЬКИЙ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

 

Спеціалізована вчена рада Д64. 845. 01

 

ГНАТЮК Ігор Євгенович

 

УДК 621. 785. 54: 620. 181: 669. 11. 4

 

 

Спеціальність 01. 04. 13 – фізика металів

 

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

 

Харків – 2002

 

Дисертація є рукописом.

Роботу виконано в Інституті металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України.

Науковий керівник: Андрющенко Владислав Андрійович, доктор фізико-математичних наук, Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН У країни, ст. н. с.

Офіційні опоненти: Ільїнський Олександр Іванович, доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри Національного технічного університету України «Харківський політехнічний інститут».

Копань Василь Степанович, доктор фізико- математичних наук, професор кафедри фізики металів Київського Національного університету.

Провідна установа: Інститут проблем матеріалознавства ім. І. Францевича НАН України, відділ фізики міцності та пластичності матеріалів.

Захист відбудеться “_29_” жовтня 2002 р. о _16_годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д64. 845. 01, ННЦ ХФТІ, 61108, м. Харків, вул Академічна, 1.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці ННЦ ХФТІ, 61108, м. Харків, вул Академічна, 1.

 

Актуальність теми. В даний час у металофізиків викликають особливий інтерес гетерогенні системи, у яких друга фаза формує макроґратку. Ізоморфна когерентна упорядкована фаза Fe4-yAlyCx  (К-фаза) сплавів системи Fe-Al-C може бути прикладом такої фази. Сплави цієї системи цікаві самі по собі тим, що радіус атома алюмінію значно більше радіуса атома заліза і цей розмірний ефект дозволяє утримувати у твердому розчині рекордну кількість атомів вуглецю. Однак головною особливістю цієї системи є наявність самої ізоморфної К-фази. Її кристалічна ґратка – кубічна, принципово відмінна від ґратки цементиту й інших складних карбідів. К-фаза може знаходитися в пара- чи феромагнітному станах. Залишаючись когерентною оточуючій її аустенітній матриці, вона ініціює створення полів пружних спотворень, що впливають на зміну структури і властивостей. Особливо цей вплив проявляється в процесі мартенситного перетворення при виникненні аномально високої тетрагональності мартенситу й особливостей орієнтаційних співвідношень між мартенситом і залишковим аустенітом. Термічні впливи ініціюють виникнення задовільних магнітних і міцнісних властивостей у загартованих сплавах системи Fe-Al-C. Знання фазових і структурних змін у цих сплавах на початкових стадіях розпаду мартенситу дозволяє формувати їх необхідні фізичні і механічні властивості.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами.

Основна частина даної науково-дослідної роботи була виконана відповідно до відомчої тематики Інституту металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України. Автор, у якості аспіранта відділу індукованих мартенситних перетворень, брав участь у виконанні наступних науково-дослідних робіт:

1. Дослідження впливу лазерної і термоциклічної обробки на характеристики мартенситних перетворень у метастабільних сплавах. Номер державної реєстрації – 0196021694.

2. Вплив імпульсної обробки на характеристики мартенситних перетворень і структурний стан поверхневих шарів метастабільних сплавів. Номер державної реєстрації – 0199U002752.

Основна частина роботи, яка подана до захисту, увійшла до загальних і річних звітів про виконання вищезгаданих науково-дослідних тем.

Мета і задачі дослідження. Мета даної роботи – скласти фізичне уявлення про особливості формування та початкової стадії розпаду мартенситу в загартованих сплавах системи Fe-Al-C, а також про виникнення цих особливостей під дією лазерних імпульсів на поверхню. Для досягнення цієї мети ставились наступні задачі:

1. Встановити вплив фазових і кристалоструктурних змін на фізичні і механічні властивості сплавів у вихідному, після загартування стані, після термічних зовнішніх впливів, а також на початкових стадіях низькотемпературного відпуску.

2. На монокристалічних зразках дослідити орієнтаційні співвідношення і кристаллоструктурні особливості термічно індукованого мартенситу, що містить ізоморфні когерентні частки карбіду та еволюцію такого мартенситу в процесі низькотемпературного відпуску.

3. Вивчити особливості змін кристалічної структури в сплавах Fe-Al-C в умовах термічних і імпульсних зовнішніх впливів.

Наукова новизна. В широкому концентраційному інтервалі досліджено особливості змін кристалічної структури сплавів системи Fe-Al-C: у загартованому стані, на початковому етапі відпуску та при зовнішніх термічних впливах.

Змодельовано та експериментально досліджено на монокристалічних зразках еволюцію орієнтаційних співвідношень кристалічних ґраток мартенситу та аустеніту при мартенситному перетворенні та низькотемпературному відпуску.

Встановлено кореляцію змін кристалічної структури -мартенситу, відносного електроопору, твердості і коерцитивної сили на початкових етапах відпуску загартованих Fe-Al-C сплавів.

Встановлена еволюція орієнтацій -мартенситу в умовах імпульсного лазерного впливу. Виявлено стійкість до розпаду -мартенситу при низькотемпературному відпуску загартованих спалавів після їх попередньої лазерної імпульсної обробки.

Практичне значення отриманих результатів.

Наукові результати, отримані в роботі, встановлюють причини змін кристалічної структури сплавів Fe-Al-C в умовах зовнішніх температурих та імпульсних впливів.

Виявлені і досліджені особливості фазових і структурних змін у високовуглецевих залізних сплавах, легованих алюмінієм, можуть бути застосовані для розвитку теорії фазових перетворень і, зокрема, мартенситних перетворень. Основні результати роботи можуть бути використані як фізичні основи для створення нових конструкційних матеріалів на основі заліза і для удосконалення технології їхньої обробки.

Особистий внесок автора. У дисертаційній роботі представлені результати досліджень проведених автором особисто та разом із співавторами наукових праць. Автором особисто