Файл: Шиняев А.Я. Фазовые превращения и свойства сплавов при высоком давлении.pdf

Скачать файл (6,45Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.07.2024

Просмотров: 129

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Мартенситные превращения при давлении
Если скорость процесса	невелика, при з а к а л к е		превращение про
исходит не полностью.	Это	является основой	метастабильных
превращений мартенситного		типа. Влияние высокого давления

на температуру мартенситного превращения исследовалось на

базе сплавов железо — углерод		и других	сплавов на		железной
основе. Д в и ж у щ е й силой мартенситного			превращения		незави
симо от механизма этого процесса является разность				свободных
энергий. Ч а щ е	всего мартенситные превращения			происходят
между фазами,	отличающимися	только	структурами.		Известно

несколько точек зрения относительно механизма мартенситного превращения [45]. Изучение влияния давления на процесс мар тенситного превращения дает возможность получить дополни тельную информацию относительно механизма мартенситного превращения. Пр и рассмотрении этого процесса обычно через Т0 обозначается температура, при которой свободные энергии, а в

условиях давления — значения

термодинамического

потенциала

равны друг другу

(AG = 0).

Влияние

давления на

превращение

аустенита

мартенсит

можно учесть с помощью

введения члена

PAV, т. е.

AG7 - "'" (С, Т, Р) =

AGlZ'o (С, Т) — 23,9

АГ'~'Ґ

dP.

(4.41)

р'=о

Расчет A V Y - " f ' проводится

в различных

предположениях

сжимаемости фаз .

Так ка к состояние мартенсита можно

сохранить

закалкой

высоких температур и давления, экспериментальные

исследова

ния обычно заключаются

в металлографическом

анализе

з а к а л е н

ных образцов.

Сравнение рассчитанного эффекта влияния давления с наблю

даемым экспериментально

д л я

сплавов

ж е л е з о — углерод [45],

железо — никель — углерод [46, 47] при

давлениях

до

20 кбар

показало хорошее

совпадение.

В работе

[45] исследовалось

влияние

давления

до 42

кбар в

сплавах ж е л е з о — у г л е р о д ,

с о д е р ж а щ и х

0,3—1,23 вес . %

С. Ре

зультаты исследования влияния давления на температуру

начала

мартенситного

превращения Ms

дл я этих сплавов показаны

на

рис. 98. Н а рисунке видно, что с увеличением давления

снижается

температура мартенситного превращения . Эффект

влияния д а в

ления на Ms

возрастает с увеличением концентрации

углерода.

Аналогичный результат получили Ронде и Г р а х а м

[47] при

исследовании

мартенситных

превращений

сплаве

Fe — N i

(28,4 ат. % ) — С (0,5 ат. % )

при давлении

20 кбар. Изучение тем

пературы начала

образования

аустенита

показало,

что

— Іапім)

/00

ОДдесУЛЮкбир)

\0,75вес.УЛтФрГ

/00

¥0

00 ВО

ЗО

Давление,

кбар

Количестдо мартенсита, %

\\S65'

Рис.

98.

Влияние

давления

на

мартенсит.

ные превращения

в сплавах

на основе же

леза

[45]

О " -

Рис.

99.

Влияние

давления

на

кинетику

превращения аустенита в мартенсит [45]

ж™

Рис.

100.

Стабильные

метастабнлыше

звз-

равновесия в

системе

медь — алюминий.

• для

упорядоченной

З'-фазы приведе

ны по данным

Курдюмова

[49]

(/)

и Д ж е л -

ліісона

Клнера

[50]

(2)

оо

am. % Я1

увеличением давления температура As линейно уменьшается в согласии с результатом термодинамического расчета. - И з общих положений термодинамики процесса можно было ожидать, что давление будет влиять и на кинетику мартенситного превращения . Н а рис. 99 приведены результаты объемных опре делений первичного мартенсита. Видно, что давление во всех исследованных случаях замедляет процесс превращения аусте

нита в мартенсит.

Значительное снижение температуры мартенситного превра щения упорядоченной фазы р'(СизАІ) в р" м а ртеп было обнаружено Бреттшнайдером и Варлимонтом [48] в системе медь — алюминий

лри давлении при 42 кбар. Частичная д и а г р а м м а	состояния в
области мартенситного превращения представлена	на рис. 100.

К а к показали металлографические исследования закаленных при


высоком давлении образцов, точка Мя		д л я сплава 25,7 ат. % At-
при 30 кбар снижается	до комнатной	температуры . Давление
изменяет т а к ж е концентрационную область			мартенситного	пре
в р а щ е н и я . П р и давлении	не обнаруживается		мартенситная	фаза
р " в интервале концентраций 24,3—27,0		ат. % А1.

Мартенситные превращения по


реакции		а — у и у — є исследо
вались		при высоком					давлении
Блэкберном,				К а у ф м а н о м и Ко -
эном	[51] на			примере			сплавов
железо —• рутений.						Температу
ра начала			выделения				мартен
сита	определялась					измерением
электросопротивления							при дав
лении. С			повышением				давле
ния снижается точка Msa~^,								но
она	возрастает				дл я		реакции
у—е.	Влияние			д а в л е н и я на по
ложение			линий			метастабнль -
ных	равновесий				в	системе же
л е з о — м а р г а н е ц						исследова
лось	Ершовой,				Понятовским			и
Аптекарем			[52] .			В	сплавах

этой системы имеют место мар


тенситные		превращения на ос
нове реакции а — у				(до 15%
Мп)	иу—е	(при 7,5—32% М п ) .
При	расчете эффекта			влияния
давления		были	использованы
следующие		значения		измене
ний	объема: Д У а - і ' =			—0,138 и
ДІЛ"-8 = —0,164			см3/моль. Ре

зультаты расчета линий а — у и

~Y—є	равновесий				показаны		на
рис. 101. Пр и увеличении							дав
ления	снижается				точка	Т0	дл я
всей	области			сплавов, где на
блюдается			а—7		превращения .
Однако		линия		метастабильных
равновесий			у—є		смещается в
область		более		высоких		темпе
ратур		при увеличении				давле
ния.
Результаты				расчета,		полу
ченные		в работе			[52] , находят

ся в хорошем согласии с экспе риментальными данными, по лученными методом измерения электросопротивления [53] .

Исследование измерения объема и структурных особен ностей при мартенснтном пре-

	/200		і
	\тх~		і
	\тх~		У
	у о				< /
					< /
I	- 800			\	1
I	/о	2		\	1			.
I				— J	t —
				— J
				-\				2 \
	а			2				2 \
	а			2
			С - 1			1	1	1
			С - 1			є 1	і	1
		/О		20		і	і	!
		/О		20		30	I/O	50
						Мт\,0П7 %
	Рис. 101. Метастабильные а — у - н							у— с
	равновесия	и	в	системе		Fe — Мп		при
	1 атм ( / )	и	10 кбар		Г(2) [52J

0.2ОЛ 0,6 Л.В 7,0 7,2

Е,8еа%

Рнс. 102. Диаграмма равновесия части системы ж е л е з о — углерод при разных давлениях [54]

	2700			Іі
IГ	7300		4	Іі
	о		4
	о		0,1	0,2	Nc
	Рис. 103. Фазовые равновесия эвтекти
	ческой	части	системы	ж е л е з о — угле
	р о д [58]	при	давлениях:	0, 10,	20, 30,
	40 и 50 кбар)		(/г-в)

8 А. Я. Шиняев

и з

вращении в сплавах системы железо — хром [44] в условиях вы соких давлений д а л о возможность установить, что формирова ние мартенситных образований происходит на объемных дефек тах кристаллической решетки (нарушениях укладки) .

Фазовые равновесия в сплавах двухкомпонентыых систем при давлении

Так как давление является одним из термодинамических факто ров равновесия, при изменении его должна изменяться и диа грамма состояния. Это изменение может быть весьма существен ным, если под влиянием давления образуются новые фазы .. Построение диаграмм состояния под давлением связано с опре делением температур плавления и фазовых переходов в сплавах, установлением влияния давления на предельную растворимость компонентов и положение линий фазовых равновесий. Кроме построения равновесных диаграмм состояния, большой теорети ческий и практический интерес представляет исследование кине тики фазовых превращений при давлении, влияние давления на скорости роста и распада фаз . Основой этих явлений являются диффузионные процессы, которые очень чувствительны к давле нию. Решение этих вопросов приводит к формированию нового направления в исследовании металлов и сплавов — физического металловедения в условиях высоких давлений.

Так как проведение эксперимента при давлении связано со значительными экспериментальными трудностями, большая роль принадлежит косвенным методам получения данных при высоких


давлениях . В частности, велико значение						термодинамических
методов	расчета диаграмм	состояния при давлении.
Н и ж е	будут рассмотрены	наиболее в а ж н ы е результаты изуче
ния фазовых равновесий в двойных металлических							системах.
Система железо — углерод.			Исследование			равновесий в			этой
системе представляет прежде всего методический							интерес,		так
как первые термодинамические				расчеты	по	двойным		системам
были сделаны на примере этой				системы.	Д и а г р а м м а			состояния
системы	железо — углерод	исследовалась			в	работах		Хилларда
[54], Р а д к л и ф ф а [55], Ершовой			и Понятовского			[56, 57].
В работе [54] были получены				изобарические			сечения		эвте

ктической реакции в этой системе при 35, 50 и 65 кбар. С увели чением давления уменьшается растворимость углерода в эвтекти


ческом сплаве и снижается		температура	а — -у превращения и
эвтектоида (рис. 102).	Эти	результаты	были		подтверждены .
Ершовой и Понятовским. Н а		рис. 102 видно, что с увеличением
давления расширяется	область стабильности			цементита		(Fe3 C).
В приведенных выше работах рассматривалось					только а — у
равновесие. Ершова и Корсунская [58] провели расчет						влияния
давления на линии солидуса		и ликвидуса,	а	т а к ж е равновесия

Смотрите также файлы

Экономические стимулы в действии (опыт и проблемы) [коллективная монография]..pdf

СТАТМАТ.pdf

Акимов Б.Н. Экономическая эффективность концентрации производства в рыбной промышленности.pdf

Алексеев А.С. Определение производственной мощности строительной организации.pdf

Афанасьев В.Г. Пульные соглашения на международных воздушных линиях учеб. пособие.pdf

Файл: Шиняев А.Я. Фазовые превращения и свойства сплавов при высоком давлении.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно