Ускоряющего влияния на кинетику процесса выделения атома азота облучения электронами с энергией 3,2·10-13 Дж (2 МэВ) не было обнаружено (0,8·1016 электрон/см2 или 30 мин при плотности тока 2 мкА/см2, температура при облучении 0°С, температура старения 65ºС). На этом основании сделан вывод, что местами образования зародышей фазы выделения являются именно скопления вакансий и межузельных атомов, образование которых отличает действие нейтронов от действия электронов.
Воздействие облучения на фазовое состояние углеродсодержащего мартенсита закаленной стали оказывается особенно сложным, поскольку облучение может влиять и на расположение атомов углерода в решетке мартенсита, разупорядочение, образование комплексов атомы углерода, радиационные дефекты и на процесс выделения карбидной фазы.
В результате облучения закаленной стали У12 быстрыми нейтронами (энергия 15 МэВ, флюенс 1015 нейтр./см2 при комнатной температуре), электронами (энергия 3 МэВ, флюенс 1018-1019 электрон/см2 при температуре 40-60°С), коротковолновыми γ-квантами (от радионуклида 60Co, Е ~1,3 МэВ, доза 108-109 Р при температуре 40°С) наблюдалось разрытие рентгеновских дублетов и уменьшение тетрагональности. Можно было бы предположить, что это связано с выделением углерода, однако в отличие от процесса отпуска при облучении изменение с/а происходит не только за счет уменьшения с. Такой характер изменения c/a и а свидетельствует об изменении положения атомов углерода в решетке мартенсита: углерод выходит из октаэдрических позиций, соответствующих направлению оси тетрагональности [001], в другой позиции. Этот вывод подтверждается еще тем, что уменьшение с/а, вызванное облучением, не является необратимым, как при отпуске мартенсита. Вылеживание при комнатной температуре образца после облучения в течение нескольких месяцев приводит к повышению тетрагональности. При более высокой температуре и длительном вылеживании тетрагональность снова уменьшается уже за счет процессов отпуска (рисунок 142).
При охлаждении стали с содержанием 1 мас. % С после облучения в, интервале температур от –40 до –50°С наблюдалось резкое уменьшение c/a, которое имело характер фазового перехода. Этот эффект уменьшался с увеличением времени вылеживания образцов при комнатной температуре и уменьшении дозы излучения. Поскольку все эти эффекты наблюдали после облучения электронами, их возникновение следует связывать с точечными дефектами.
Рисунок 142 – Изменения междублетного расстояния
В теории рассматриваются два типа позиций в облученном мартенсите для атомов внедрения: октаэдрические межузлия, расположенные вдоль оси тетрагональности, и позиции, связанные с вакансиями (радиационными дефектами). При понижении температуры атомы углерода переходят в эти «ловушки», что соответствует разупорядочению и снижению тетрагональности решетки мартенсита. При нагреве эти комплексы разрушаются, и тетрагональность восстанавливается. Теоретический анализ определяет эти превращения как своеобразный фазовый переход первого рода.
Изменения кристаллической структуры под действием облучения могут происходить не только в сплавах (как в рассмотренном выше случае углеродосодержащего мартенсита стали), но и в однокомпонентных системах, в частности в металлах.
Изменения периодов решетки, регистрируемые рентгенографическим методом и не связанные с изменениями химического состава, вызываются образованием точечных дефектов. В случае кубической структуры изменение периода решетки Δа/а определяется через изменение объема Δυ/υ, которым сопровождается появление вакансий и межузельных атомов. Если на одну пару дефектов прирост объема равен (αi+αυ) υa (здесь υa – атомный объем; αiυa и αυυa – изменения объема соответственно при переходе атома в межузельное положение и при образовании вакансии), то
Δа/а=(1/3) (Δυ/υ)=(1/3) (αυcυ+αici) (283)
или
Δа/а=(1/3) (αi+αυ)с, если cυ=ci=c. (284)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.