Важной особенностью мартенситных превращений является то, что мартенситные кристаллы остаются непрерывными при прохождении через поверхность раздела: аустенит – мартенсит. Это показывает, что высокая степень когерентности сохраняется при движении поверхности раздела в ходе превращения. Мартенситное превращение может происходить очень быстро (например, в сталях Fe–Ni–C отдельные пластины образуются за 10–7 с). В процессе мартенситных превращений в сплавах Au–Cd, In–Ti и в чистом Co поверхности раздела двух фаз могут продвигаться в условиях, когда воздействие матрицы на кристалл минимально. Мартенситные кристаллы окружены непревращенной матрицей и благодаря ее воздействию принимают линзовидную форму, хотя в некоторых сталях наблюдаются также и рейки. Движущаяся поверхность раздела останавливается при встрече с границей зерна, ранее образованной мартенситной пластиной или с другими нарушениями решетки, которые служат барьерами. Дальнейшее превращение возможно за счет зарождения новых кристаллов. Во многих сплавах мартенситные пластины имеют собственную тонкую структуру, состоящую из полос скольжения и двойников. Субструктура мартенсита исследуется с помощью электронной микроскопии.
Рисунок 105 – Мартенситные кристаллы в крупнозернистом сплаве
Fe – 30% Ni после частичного превращения
(образец полированный, но не травленый). ´150
Накопление экспериментальных данных способствовало развитию теорий кристаллографии мартенситных превращений. Первая попытка описать сдвиги атомов в ходе мартенситного превращения принадлежит Бейну, который предположил, что при превращении происходит сжатие оси с аустенитной единичной ячейки и растяжении осей а и b. Сдвиги по этому механизму приводят к получению соответствующей объемноцентрированной тетрагональной структуры и соответствующему отношению осей c/a. Бейн также предположил, что междоузельно внедренные атомы углерода препятствуют приближению величины соотношения осей к единице, что сейчас полностью доказано.
Соответствие между отдельными позициями атомов до и после превращения, предложенное Бейном, сохранилось во всех разработанных в дальнейшем механизмах. В теорию был внесен ряд поправок (Курдюмов, Нишияма, Закс, Гренингер и другие).
Теоретические работы 50-х годов предопределили успешное развитие кристаллографии мартенситных превращений. Хорошей основой оказался принцип использования двух деформаций: а) вызывающей наблюдаемый поверхностный сдвиг; б) завершающей перестройку решетки.
Деформация, вызывающая изменение формы отдельной мартенситной пластины, является гомогенной. Каждый атом в превращающейся области двигается в одном и том же направлении и на расстояния, пропорциональные их удалению от исходной инвариантной плоскости.
Мартенситное превращение часто называют бездиффузионным, несмотря на то, что процесс диффузии всегда имеет место, или сдвиговым.
Введено понятие «критерия изменения формы». Например, появление рельефа на поверхности образца после прохождения превращения, изменение размеров образца.
Существование мартенсита, образованного изотермически с меньшей скоростью, а также превращения с зародышем и ростом, проходящие очень быстро, иллюстрирует некоторые трудности классификации фазовых превращений. В случае термоупругого мартенсита скорость роста строго контролируется скоростью изменения температуры или напряжения. Медленный рост не предусматривает необходимость термической активации. Некоторые мартенситные фазы образуются как медленно, так и быстро. В сплавах In-Ti тонкая пластинка мартенситной фазы образуется очень быстро, пройдя через весь кристалл исходной фазы, затем медленно утолщается. Напротив, в сплавах Cu-Zn за первоначально медленным ростом мартенситной пластины следует «взрыв» роста с очень большой скоростью.
Бейнитное превращение в стали, подобно сдвиговому, имеет черты мартенситного, однако оно может продолжаться лишь тогда, когда сдвиговая сила превращения возрастает в результате сопровождающего выделения карбидов в новой фазе, механизм которой контролирует скорость роста и связан с диффузией углерода.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.