Прежде всего необходимо рассмотреть процессы перераспределения атомов углерода в пределах одной подрешетки октаэдрических межузлий. В закаленном состоянии атомы углерода заполняют эту подрешетку октаэдрических межузлий неупорядоченным образом, занимая только часть ее узлов, поскольку число атомов углерода много меньше числа разрешенных позиций внедрения. Такое состояние можно рассматривать как двухкомпонентный раствор замещения, в котором одним из компонентов служит углерод, а вторым – оставшиеся незанятыми (вакантные) узлы данной подрешетки октаэдрических межузлий. В таком растворе возможны все те явления, которые происходят в обычных бинарных растворах замещения: расслоение, образование ближнего и дальнего порядков и т. д. Как ближний порядок, так и спинодальный распад должны приводить к диффузному рассеянию электронов вблизи дифракционных максимумов, т.е. к размытию узлов обратной решетки мартенсита. Впервые такие эффекты диффузного рассеяния наблюдались при электронно-микроскопическом исследовании свежезакаленного мартенсита стали с содержанием углерода 1,5%.
Экспериментальные электронно-микроскопические данные для свежезакаленного мартенсита хорошо согласуются с теоретическими выводами (рисунок 134). Интенсивность наблюдаемых диффузных эффектов пропорциональна содержанию углерода в твердом растворе. Наличие этих эффектов при исследовании закаленного состояния стали 60Н20, свидетельствует о том, что этот процесс характерен не только для высокоуглеродистых, но и для среднеуглеродистых сталей. Эффект диффузного рассеяния не наблюдается в сталях с высоким положением, мартенситной точки (Мн>150°С), в которых заметно протекают процессы распада во время закалки.
Взаимодействие атомов углерода с дефектами кристаллического строения. В решетке мартенсита из-за относительной малости размера позиций для внедрения атомы углерода создают значительные упругие смещенная соседних атомов железа. Наличие полей упругих искажений, окружающих внедренный атом углерода, в основном определяет природу их взаимодействия с такими дефектами кристаллического строения, как дислокации и вакансии. Взаимодействие внедренных атомов с дислокациями является движущей силой процесса, приводящего к образованию около дислокаций атмосфер привесных атомов: атмосфер Снука или Коттрелла.
Рисунок 134 – Пространственная форма узла обратной решетки мартенсита при возникновении корреляции в расположении атомов углерода (а); вид сечения обратного пространства в сечении (110) (схема дифракционной картины) для свежезакаленного мартенсита стали (б)
Рассмотрим одну особенность взаимодействия углерода с дислокациями в мартенсите закаленной стали. Упорядоченное расположение атомов углерода определяет весьма устойчивое существование в пределах кристалла углеродистого мартенсита единой оси тетрагональности. Неравнозначность позиций внедрения существенно влияет на распределение атомов углерода в атмосферах Коттрелла и Снука. В атмосфере около краевой дислокации все атомы могут располагаться в системе октаэдрических пор, соответствующей направлению тетрагональности. Около же винтовой дислокации позиции внедрения, занятые атомами углерода, попеременно расположены в каждой из трех подрешеток октапор. Вследствие этого образование атмосфер около винтовых дислокаций невыгодно в высокоуглеродистом мартенсите и должно приводить к разупорядочению в малоуглеродистом мартенсите. Методом внутреннего трения было установлено, что закрепление дислокаций атмосферами углерода имеет место уже при температуре –40 или –50°С и происходит весьма интенсивно при комнатной температуре. При этом из твердого раствора уходит примерно 0,2% С. Это количество углерода достаточно для эффективного блокирования дислокаций, к которому чувствительна измеряемая амплитудная зависимость внутреннего трения. Однако, по-видимому, процесс выхода углерода из твердого раствора к дислокациям этим не ограничивается. Наличие подъема электросопротивления на ранних стадиях распада закаленного углеродистого мартенсита также может свидетельствовать об образовании сегрегации углеродных атомов. Причем время достижения максимума электросопротивления несколько больше времени основного уменьшения амплитудной зависимости внутреннего трения, что свидетельствует о дальнейшем прохождении процесса развития сегрегаций возле дефектов кристаллического строения дислокационного типа.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.