Зарождение мартенсита напряжения в состоянии предмартенситной неустойчивости решетки

Зарождение мартенсита напряжения в состоянии предмартенситной неустойчивости решетки

Автор: Долгачев Ю.В., Пустовойт В.Н., Вернигоров Ю.М.

Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu

Рубрика: Машиностроение и машиноведение

Статья в выпуске: 1 т.24, 2024 года.

Бесплатный доступ

Введение. Комбинированное влияние на процесс фазового превращения, предполагающее сочетание термической обработки с внешним воздействием, является актуальным технологическим решением для получения необходимых свойств стальной продукции. При закалке стали в постоянном магнитном поле напряженностью 1-2 МА/м наблюдается образование мартенсита при более высоких температурах. Помимо этого, по сравнению с обычной закалкой, происходят изменения в структуре и свойствах. Подобные эффекты не могут объясняться только с термодинамических позиций, так как предполагаемый сдвиг температуры равновесия между аустенитом и мартенситом в магнитном поле такой напряженности не превышает 4-8 °С. Для объяснения эффектов, возникающих при закалке в магнитном поле, предлагается рассмотреть особенности мартенситного превращения в быстрорежущей стали при воздействии внешним магнитным полем в температурном интервале сверхпластичности аустенита. Целью данной работы стало выявление особенностей мартенситного превращения в присутствии постоянного магнитного поля в стали с учетом явлений, возникающих в предмартенситном состоянии.Материалы и методы. Использовались образцы стали марки Р6М5. Исследование особенностей мартенситного превращения осуществляли потенциометрическим методом электросопротивления. Данные фиксировались с помощью аналого-цифрового преобразователя L-CARD E14-440 с использованием программного комплекса LGraph2. Нагрев образца проводился проходящим током. Образец размещался в межполюсном пространстве лабораторного электромагнита открытого типа ФЛ-1, который обеспечивал создание магнитного поля напряженностью 1,2 МА/м.Результаты исследования. На полученных дифференцированных зависимостях присутствовали аномалии электросопротивления (низкотемпературные пики) при температуре, соответствующей появлению ферромагнитной фазы в результате мартенситного превращения. В магнитном поле развитие мартенситного превращения начинается при более высокой температуре, что не может найти объяснения с термодинамических позиций. Таким образом, наблюдали образование мартенсита напряжения в микрообъемах аустенита с ферромагнитным упорядочением, которые воспринимают энергию внешнего поля через магнитострикционные напряжения. В условиях сверхпластичного аустенита такие напряжения оказываются достаточными для инициирования сдвигового превращения. Определен минимально возможный размер флуктуаций неустойчивости решетки (1,372 нм).Обсуждение и заключение. Воздействие магнитным полем при закалке приводит к усилению процессов своеобразного магнитного расслоения аустенита. При температурах, близких к началу мартенситного превращения, имеющиеся области магнитной неоднородности накладываются на эффекты от явления неустойчивости кристаллической решетки перед мартенситным превращением. В температурном интервале Мд-Мн, когда аустенит проявляет сверхпластичность, существенно облегчается образование мартенсита напряжения в микрообъемах аустенита с ферромагнитным упорядочением

Еще

Мартенсит напряжения, магнитное поле, сверхпластичность, неустойчивость решетки, сталь, закалка

Короткий адрес: https://sciup.org/142240669

IDR: 142240669   |   DOI: 10.23947/2687-1653-2024-24-1-58-65

Список литературы Зарождение мартенсита напряжения в состоянии предмартенситной неустойчивости решетки

  • Yongmei M Jin, Yu U Wang, Yang Ren. Theory and Experimental Evidence of Phonon Domains and Their Roles in Pre-Martensitic Phenomena. npj Computational Materials. 2015;1(1):15002. URL: https://www.nature.com/articles/npjcompumats20152 (accessed: 20.11.2023).
  • Muslov SA, Khachin VN, Pushin VG, Chumlyakov YuI. Elastic Properties and Structure of Alloys TiNi-TiFe prior Martensitic Transformations. Letters on Materials. 2015;5(4):420-423. URL: https://lettersonmaterials.com/Upload/Journals/794/420-4231.pdf (accessed: 20.11.2023).
  • Кондратьев В.В., Пушин В.Г., Романова Р.Р., Тяпкин Ю.Д. Упругие свойства и устойчивость ГЦК решеток вблизи температуры мартенситного превращения. Физика металлов и металловедение. 1977;44(3):468-479. Kondratyev VV, Pushin VG, Romanova RR, Tyapkin YuD. Elastic Properties and Stability of FCC Lattices near the Martensitic Transformation Temperature. The Physics of Metals and Metallography. 1977;44(3):468-479. (In Russ.).
  • Эстрин Э.И. Устойчивость решеток и мартенситные превращения. В: Трудымеждунар. конф. ICOMAT-77 «Мартенситные превращения». Киев: Наукова думка; 1978. С. 29-33. Estrin EI. Lattice Stability and Martensitic Transformations. In: Proc. Int. Conf. "Martensitic Transformations". Kiev: Naukova dumka; 1978. P. 29-33. (In Russ.).
  • Гуляев А.П. Сверхпластичность стали. Москва: Металлургия; 1982. 56 с. Gulyaev AP. Superplasticity of Steel. Moscow: Metallurgiya; 1982. 56 p. (In Russ.).
  • Pustovoit VN, Dolgachev YuV. Ferromagnetically Ordered Clusters in Austenite as the Areas of Martensite нед Formation. Emerging Materials Research. 2017;6(2):249-253. https://doi.org/10.1680/jemmr. 17.00042 g
  • Фролова А.В., Царенко Ю.В., Рубаник мл. В.В., Рубаник В.В., Столяров В.В. Деформационное поведение § в сплавах с мартенситным превращением под внешними воздействиями. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2019;83(10):1410-1415. https://doi.org/10.1134/S0367676519100107 Frolova AV, Tsarenko YuV, Rubanik VV Jr., Rubanik VV, Stolyarov VV. Tensile Strain of Alloys with the Martensitic Transformation under the External Impact. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. g 2019;83(10):1289-1293. https://doi.org/10.1134/S0367676519100107 &
  • Dolgachev YuV, Pustovoit VN. The Model of Austenite Structure State Taking into Account Fluctuations of Magnetic § Nature. CIS Iron and Steel Review. 2022;24(2):74-78. URL: https://rudmet.net/media/articles/Article CIS 2022 24 pp.74- 0 78.pdf (accessed: 20.11.2023). S
  • Гвоздев А.Е. Производство заготовок быстрорежущего инструмента в условиях сверхпластичности. Москва: Машиностроение; 1992. 176 с. Gvozdev AE. Production of Blanks of High-Speed Tools under Conditions of Superplasticity. Moscow: Mashinostroenie; 1992. 176 p. (In Russ.).
  • Черепин В.Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении. Киев: Техника; 1968. 279 с. URL: https://search.rsl.ra/ra/record/01006388994?yscHd=lozixgfkxj355220445 (дата обращения: 20.11.2023). Cherepin VT. Experimental Technique in Physical Metallurgy. Kiev: Tekhnika; 1968. 279 p. URL: https://search.rsl.ra/ra/record/01006388994?yscüd=lozixgfkxj355220445 (accessed: 20.11.2023) (In Russ.).
  • Вонсовский С.В. Магнетизм: магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро- и ферримагнетиков. Москва: Наука; 1971. 1032 с. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01007305776?vsclid=lozipmaxva147070803 (дата обращения: 20.11.2023). Vonsovskiy SV. Magnetism: Magnetic Properties of Dia-, Para-, Ferro-, Antiferro-, and Ferrimagnets. Moscow: Nauka; 1971. 1032 p. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01007305776?vsclid=lozipmaxva147070803 (accessed: 20.11.2023) (In Russ.).
  • Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. Москва: Металлургия; 1980. 320 с. Livshits BG, Kraposhin VS, Linetskii YaL. Physical Properties of Metals and Alloys. Moscow: Metallurgiya; 1980. 320 p. (In Russ.).
  • Попова Л.Е., Попов А.А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Металлургия; 1991. 411 с. Popova LE, Popov AA. Diagrams of the Transformation of Austenite in Steels and beta Solution in Titanium Alloys. 3rd ed., reprint. and add. Moscow: Metallurgiya; 1991. 411 p. (In Russ.).
  • Кривоглаз М.А., Садовский В.Д., Смирнов Л.В., Фокина Е.А. Закалка стали в магнитном поле. Монография. Москва: Наука; 1977. 120 с. URL: https://www.imp.uran.ru/?q=ru/content/zakalka-stali-v-magnitnom-pole (дата обращения: 20.11.2023). Krivoglaz MA, Sadovskiy VD, Smirnov LV, Fokina EA. Hardening of Steel in a Magnetic Field. Monograph. Moscow: Nauka; 1977. 120 p. URL: https://www.imp.uran.ru/?q=ru/content//akalka-stali-v-magnitnom-pole (accessed: 20.11.2023) (In Russ.).
  • Пустовойт В.Н., Долгачев Ю.В. Магнитная гетерогенность аустенита и превращения в сталях. Монография. Кудрякова О.В. (ред.) Москва: Ай Пи Ар Медиа; 2022. 190 с. https://doi.org/10.23682/117033 Pustovoit VN, Dolgachev YuV. Magnetic Heterogeneity of Austenite and Transformations in Steels. Monograph. OV Kudryakova (ed). Moscow: IPR Media; 2022. 190 p. https://doi.org/10.23682/117033 (In Russ.).
  • Кондратьев В.В., Тяпкин Ю.Д. Упругие свойства и квазистатические смещения атомов вблизи точки мартенситного превращения. В: Труды междунар. конф. ICOMAT-77 «Мартенситные превращения». Киев: Наукова думка; 1978. С. 43-46. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01007789971?ysclid=loziaf1a8v964754252 (дата обращения: 20.11.2023). Kondratyev VV, Tyapkin YuD. Elastic Properties and Quasi-Static Displacements of Atoms near the Point of Martensitic Transformation. In: Proc. Int. Conf. "Martensitic Transformations". Kiev: Naukova dumka; 1978. P. 43-46. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01007789971?ysclid=loziaf1a8v964754252 (accessed: 20.11.2023) (In Russ.).
  • Seki I, Nagata K. Lattice Constant of Iron and Austenite Including Its Supersaturation Phase of Carbon. ISIJInternational. 2005;45(12):1789-1794. https://doi.org/10.2355/isijinternational.45.1789
  • Елманов Г.Н., Залужный А.Г., Скрытный В.И., Смирнов Е.А., Перлович Ю.А., Яльцев В.Н. Физическое материаловедение: Т.1. Физика твердого тела. 3-е изд., перераб. Москва: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»; 2021. 764 с.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp