Мартенситные превращения. Мартенситное превращение в сплавах на основе железа. Строение мартенсита в сплавах с цветными и благородными металлами, страница 17

В общей классификации было принято, что для мартенситных превращений характерно отсутствие релаксационных процессов. Однако это представление следует считать просто крайним случаем, удобным при общей грубой классификации превращений. В реальных случаях мартенситный рост кристаллов, очевидно, может быть и при некоторой степени релаксации напряжений, осуществляющейся образованием на межфазовой границе некоторого числа дислокаций, способных к движению. Релаксация напряжений образованием дислокаций облегчает образование новой фазы, поскольку уменьшается тре6уемая движущая сила превращения или термодинамический стимул (уменьшается работа против сил упругости). Представление о релаксации напряжений объясняет тот факт, что мартенситное превращение с так называемой изотермической кинетикой является термически активируемым процессом.

Анализ образования зародышей, когерентных и частично когерентных с матрицей, проведенный А.Л. Ройтбурдом в терминах термодинамической теории зарождения, показал, что при малых переохлаждения большей оказывается скорость образования частично когерентных зародышей, при значительном термодинамическом стимуле превращения (большие переохлаждения) особенно велика скорость образования когерентных кристаллов.

Морфология и субструктура кристаллов мартенсита

Кристаллографическая теория, описывающая мартенситное превращение как деформацию решетки с инвариантной плоскостью, предъявляет определенные требования к параметрам собственно деформации решетки (деформация Бейна).

1. η₁ и η₂ не должны быть одновременно больше или меньше 1.

2. Деформации должны быть достаточно малыми: η²₁+η²₂≤2.

Только при этих условиях можно подобрать дополнительную деформацию при инвариантной решетке, чтобы суммарная деформация обеспечила инвариантность некоторой плоскости. Для практического анализа превращения и стали удобно задавать деформацию решетки степенью тетрагональности и относительным изменением объема ячейки при превращении (Δυ/υ=η²η₁). Для очень широкой области составов сплавов на основе железа эти параметры деформации изменяются в следующих пределах: Δυ/υ=1,02-1,06; с_м/а_м=1,00-1,08.

В работе Векслера, Либермана и Рида (1953 г.) – авторов одного из вариантов кристаллографической теории – проведен расчет для превращения в сплаве Fе-Ni-С. Из экспериментальных данных в расчете использованы параметры собственно деформации решетки Δυ/υ=1,0384 и с_м/а_м=1,04.В качестве свободного параметра теории для дополнительного сдвига была выбрана система (112)_α [11-1]_α. Сопоставление экспериментальных и полученных в теоретических расчетах характеристик превращения (таблица 15) показывает очень хорошее совпадение.

Таблица 15 – Экспериментальные и расчетные определения

кристалло-геометрических характеристик мартенсита в сплаве Fe-Ni-С

В высокоуглеродистых нелегированных (>1,5 мас. %С) сталях  наблюдается габитус {259}_γ, близкий к габитусу {3,10,15}_γ в только что рассмотренном примере. Этот габитус также получается в предположении дополнительной деформации в виде простого (однократного) сдвига. Во многих случаях, в частности в нелегированных сталях с содержанием углерода 0,5-1,4 мас. %, отмечается  габитус {225}_γ (рисунок 126). Уменьшение содержания углерода в нелегированных сталях приводит к изменению не только габитуса кристаллов мартенсита, но и морфологии и их субструктуры: при не высоком содержании углерода вместо внутреннедвойникованных  пластин, характерны для высоконикелевых или высокоуглеродистых сплавов, наблюдаются рейки со сложной дислокационной структурой. Хотя изменение габитуса от {259}_γ к {225}_r происходит раньше, чем становятся явными изменения внутренней структуры и формы кристаллов, надо полагать, что при этом уже меняется характер дополнительной деформации (появление новой системы сдвига и другие, более сложные деформации).