Термическая стабилизация аустенита

Под термической стабилизацией исходной фазы понимают затруднение ее превращения в мартенсит в результате теплового воздействия. Термическая стабилизация аустенита, которую обычно называют просто стабилизацией, наблюдается при временной остановке “охлаждения железного сплава в мартенситном интервале атермического превращения.

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ НА МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ

Мартенсит напряжения и мартенсит деформации

 Деформация исходной фазы оказывает сложное влияние на мартенситное превращение

В связи с изложенным следует различать:

 1) мартенсит охлаждения, образующийся без воздействия упругой или пластической деформации, только в результате понижения температуры ниже точки Мн)

2) мартенсит напряжения, образующийся под действием приложенных напряжений (упругой деформации);

3) мартенсит пластической деформации, сокращенно— мартенсит деформации, образующийся в результате пластической. деформации исходной фазы.

Мартенсит напряжения зарождается в тех же местах исходной фазы, что и мартенсит охлаждения; напряжения лишь способствуют его зарождению в этих местах. Мартенсит деформации зарождается в участках, подготовленных пластической деформацией.

Эффект памяти формы и сверхупругость.

Этот эффект состоит в том, что после придания образцу определенной формы при повышенной температуре ему придают новую форму при более низкой температуре, а после нагрева исходная форма образца восстанавливается.

Память формы внешне проявляется весьма необычно и эффектно. Например, если проволоку, закрученную при повышенной температуре в спираль причудливой формы, выпрямить при комнатной температуре, то при последующем нагреве проволока сама закручивается в спираль точно такой формы, как исходная.

Сверхупругость проявляется в том, что образец претерпевает обратимые деформации, которые нам 1-2 порядка(!) больше, чем деформация металлических материалов до условного предела упругости.

ЭЗФ и сверхупругость связаны одним м тем же явлением- обратимостью макродеформации образца, обусловленной движением скользящих границ между кристаллами при сдвиговом превращении.

Механическая стабилизация аустенита

Пластическая деформация, не вызывающая образования мартенсита непосредственно в период деформирования, может повлиять на кинетику мартенситного превращения при последующем охлаждении. Влияние такой предварительной деформации двойственное. Она способна интенсифицировать последующее 'мартенситное превращение, повышая температуру его начала, увеличивая скорость превращения и уменьшая количество остаточной исходной фазы. Но она же способна оказать и тормозящее влияние, снижая температуру начала превращения, замедляя его и увеличивая количество остаточной исходной фазы (механическая стабилизация аустенита). Результат зависит от степени деформации, температуры деформирования и свойств исходной фазы, т. е. состава сплава

Небольшая предварительная деформация обычно активирует мартенситное превращение при последующем охлаждении, а большая затрудняет его. Это объясняется тем, что малые деформации создают такие структурные нарушения в исходной фазе и такие локальные поля напряжений, которые делают энергетически выгодным зарождение мартенсита в соответствующих участках. Большие же деформации создают такие сильные нарушения правильного строения исходной фазы, которые затрудняют когерентный рост мартенситного зародыша на самых начальных его стадиях. Чем выше температура деформирования и ниже предел упругости исходной фазы, тем с меньших степеней деформации проявляется механическая стабилизация.

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СПЛАВОВ ПРИ ЗАКАЛКЕ НА МАРТЕНСИТ

Упрочнение при закалке.

Важнейшее явление, сопровождающее закалку на мартенсит,— упрочнение, повышение твердости. Именно благодаря упрочнению и была открыта в древности, а затем широко использована закалка сталей.

Рассмотрим роль углерода в упрочнении мартенсита сталей. При закалке сталей достигается значительно большее упрочнение, чем в без углеродистых железных сплавах, причем эффект закалки повышается с увеличением содержания углерода в аустените.

Способность стали к повышению твердости при закалке называется закаливаемостью. Закаливаемость характеризуется максимальной твердостью, которая может быть получена при- закалке данной марки стали на поверхности изделия.

При мартенситном превращении аустенита образуется пересыщенный раствор углерода в а-железе и тем сильнее пересыщенный, чем больше углерода содержит аустенит. Интересно, что с ростом содержания углерода в мартенсите межатомные силы не только не усиливаются, а наоборот, даже несколько ослабевают. Это обусловлено увеличением расстояний между атомами железа под действием внедренных атомов углерода. Тем не менее углерод повышает твердость мартенсита. Объясняется это прежде всего тем, что атомы углерода, внедренные в решетку а-железа, затрудняют скольжение дислокаций в мартенсите (так называемый твердорастворный механизм упрочнения).

Другие механизмы упрочняющего влияния углерода связаны с взаимодействием его атомов с дефектами решетки. В период закалки или при вылеживании стали после закалки атомы углерода в кристаллах мартенсита образуют атмосферы на дислокациях, закрепляя их. Образование коттрелловских атмосфер при комнатной температуре завершается примерно за 1—2 ч.

 

Сильное упрочнение сталей при закалке на мартенсит обусловлено образованием пересыщенного углеродом а-раствора, появлением большого числа двойниковых прослоек и повышением плотности дислокации при мартенситном превращении, образованием на дислокациях атмосфер из атомов углерода и выделением из а-раствора дисперсных частиц карбида.

Упрочнение металлов и сплавов достигают также другими путями. При холодной пластической деформации твердость легко увеличить вдвое и даже втрое. Увеличивая концентрацию твердого раствора при легировании металла, особенно раствора внедрения, можно повысить твердость в несколько раз.

В сплавах других систем (не на основе железа) упрочнение при закалке на мартенсит может быть вызвано действием тех же механизмов, что и при закалке сталей и безуглеродистых железных сплавов. Наиболее общим является механизм фазового наклепа, свойственного всем мартенситным превращениям в металлах и сплавах и состоящего в увеличении плотности дефектов кристаллической решетки.