Мартенситные превращения. Мартенситное превращение в сплавах на основе железа. Строение мартенсита в сплавах с цветными и благородными металлами, страница 25

Таким образом, Θ˝→Θ΄→Θ. В таком же сплаве, но при медленном охлаждении с температур, отвечающих области твердого раствора, образуется только равновесная (стабильная) Θ-фаза. В промышленных сплавах типа дюралюминия, который содержит Mg и Si, (+Cu, Zn) выделяются также пластинки фазы Mg₂Si. Другая последовательность обнаружена в сплавах Al-Ag, где сферические области, богатые атомами Ag, имеют упорядоченное сверхструктурное построение  перед тем, как образуется какая-нибудь новая структура фаз выделения.

Рентгенографически можно идентифицировать не только достаточно развитые переходные структуры, но и области, где процесс выделения только начинается. На лауэграммах быль найдены Гинье и независимо от него Престоном особые полоски, образование которых было связано с образованием двухмерных дифракционных решеток, расположенных в плоскостях {100} матрицы. Эти локальныесегрегации представляют собой скопления атомов Cu (они были названы зонами Гинье-Престона). По-видимому, они представляют пластинки Cu толщиной в несколько атомов и протяженностью несколько сот ангстрем. Размеры зон по мере развития старения увеличиваются и достигают величины, обуславливающую трехмерную дифракцию от Θ˝-фазы.

Подобные рефлексы на рентгенограммах обнаружены и в других дисперсионно твердеющих сплавах (Al-Ag). Обнаруживают при комнатной температуре в ходе старения стадию, предшествующую образованию пластинок (Гейслер и Хилл).

При охлаждении твердый раствор становится неустойчивым. Можно рассмотреть два типа возможных изменений структуры:

1.  Значительные по степени развития, но малые по размеру областей.

2.  Незначительные по степени, но большие по размеру.

Пример 1: Образование мельчайших частиц начальной фазы со свойствами, близкими к свойствам конечного выделения.

Пример 2: Небольшие флуктуации по составу, распространяющиеся на большие объемы (Θ΄-фаза)

Твердый раствор устойчив по отношению к таким флуктуациям только в том случае, если химический потенциал каждого компонента увеличивается с увеличением их плотности или концентрации. Это условие для системы из двух компонентов равносильно условию

,                                            (277)

где G – свободная энергия Гиббса;

с – концентрация.

Механизм зарождения непрерывно приближается к механизму спинодального распада по мере приближения к спинодали. Заштрихованная область соответствует области больших флуктуаций. Заштрихованные линии ограничивают области когерентных флуктуаций.

Рисунок 133 – Положение спинодальной границы на фазовой диаграмме

Отпуск стали (распад мартенсита).

Атомная структура мартенсита углеродистой стали. Мартенсит – главная структурная составляющая закаленной стали, образование которой происходит в результате бездиффузионного сдвигового превращения аустенита. Такое превращение обусловливает передачу мартенситу всего углерода содержащегося в аустените. В о.ц.к. решетке a-Fe можно выделить три подрешетки октаэдрических межузлий. Схема расположения октаэдрических    позиций г.ц.к. решетки аустенита и образующейся деформацией Бейна о.ц.к. решетки приведена на рисунке 121. Каждая из указанных трех подрешеток представляет собой о. ц. к. решетку со своим направлением оси тетрагональной деформации Бейна: [100]_У, [010]_У или [001]_У. Деформация Бейна задает направление оси тетрагональности, вдоль которой октаэдрические позиции о.ц.к. решетки совпадают с октаэдрическими позициями исходной      г.ц.к. решетки (см. рисунок 121а, в), следовательно, распределение атомов углерода, которое возникает в результате деформации Бейна, является полностью упорядоченным.

Упорядоченное распределение атомов углерода метастабильности не только потому, что мартенсит представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в a-Fe, но и потому, что температура перехода в неупорядоченное состояние    (точка Курнакова) лежит ниже комнатной температуры при малых концентрациях углерода и быстро повышается с увеличением его концентрации. Непосредственно после образования мартенсита в нем происходят релаксационные и диффузионные процессы, которые сопровождаются снижением свободной энергии. При рассмотрении распада мартенсита необходимо учитывать процессы, связанные с изменением состояния дефектов решетки мартенсита и поведением углерода в твердом растворе.