ВПЛИВ ФАЗОВОГО НАГАРТУВАННЯ НА ДИФУЗІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВУГЛЕЦЮ І КОБАЛЬТУ В ЗАЛІЗОМАРГАНЦЕВИХ СПЛАВАХ
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
В результаті циклічних мартенситних перетворень (ЦМП) у метастабільних сплавах генеруються лінійні і площинні дефекти кристалічної будови (дислокації, дефекти пакування, межі субзерен і нанозерен). В області таких дефектів дифузійна рухливість атомів впровадження за низьких температур підвищується на порядки. Таким чином, у метастабільних сплавах на основі заліза ідею підвищення інтенсифікації низькотемпературної дифузійної рухливості з метою керування дифузійними процесами, що формують корисні властивості, можна реалізувати за рахунок внутрішнього чинника МП без використання будь-яких високоенергетичних дій. Прискорення дифузії атомів впровадження за рахунок γ–α–γ (ГЦК-ОЦК-ГЦК) МП показано експериментально. Вплив γ–ε–γ (ГЦК-ГЩУ-ГЦК) ЦМП на дифузійні процеси в сплавах з низькою енергією дефектів пакування й досі лишається практично не вивченим. [1-3]
Новим етапом розвитку методів оброблення металевих матеріалів з використанням дифузійних процесів може стати практична реалізація можливості підвищення дифузійної рухливості атомів, зокрема за низьких, технологічно зручних, температур. З огляду на це проблема істотного, на порядки величини, підвищення коефіцієнта дифузії в металевих системах носить виражений фундаментальний характер. Вона може бути вирішена за рахунок використання сильної залежності дифузійних характеристик від розмірів структурних і субструктурних елементів та основних видів дефектів кристалічної будови. Новий комплекс фізико-механічних характеристик, у тому числі і дифузійних, може сформуватися за подрібнення структури до ультрадисперсного та/або нанорозмірного рівня. Такий рівень подрібнення є досяжним за рахунок МП [11] .
Дифузійна рухливість атомів впровадження (на прикладі вуглецю) в метастабільних сплавах на основі заліза зростала в міру акумуляції внутрішніх напружень і накопичення дефектів кристалічної будови в процесі циклічних γ–ε–γ мартенситних перетворень. Основний приріст коефіцієнта дифузії і зменшення енергії активації дифузії спостерігали на етапі термоциклування, коли фіксували максимальний приріст густини дефектів кристалічної будови.
Встановлено, що коефіцієнти дифузії атомів кобальту та вуглецю в ревертованому аустеніті сплаву Г18С2, фазонагартованого циклічними γ–ε–γ мартенситними перетвореннями, підвищувалася не менше, ніж на три порядки. При цьому коефіцієнти дифузії за низьких температур порядку 100-200° С відповідали коефіцієнтам стаціонарної дифузії за температури 900°С-1000°С.
Показано, що циклічні γ–ε–γ мартенситні перетворення значно підвищують дифузійну рухливість атомів заміщення та впровадження. Різниця приросту глибини проникнення атомів збільшувалася за підвищення кількості ціклів перетворень, але до певної міри. Знайдено оптимальні умови проведення такого виду оброблень за наявних експериментальних даних, що дало також поштовх для проведення дотаткових досліджень у пошуку найменш енергозатратних режимів обреблення.
Прискорення ЦМП дифузії атомів впровадження за низьких температур оброблення вікриває можливості суттєвої оптиміхзації режимів оброблення та зниження температури цементації метастабільних залізомарганцевих і залізонікелевих сплавів для економії ресурсів та енергозатрат.
Cтаття являє собою огляд раніше ортриманних даних в Інституті металофізики, зроблено загальні висновки відносно дифузійних характеристик атомів заміщення та впровадження для випадку залізомарганцевих сплавів.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Посилання
Устинов А.И. Двойникование по системе {011} <011> мартенсита марганцевой стали / А.И. Устинов, Л.И. Лысак, В.Е. Данильченко, Ю.М. Полищук // ДАН СССР, Т. 224, №1, 1975, С. 76-79.
Бондар В.И. Кристаллическая структура мартенсита сплава Н31/ В.И. Бондар, В.Ю. Данільченко, В.А.Охрименко // Физика металлов и металловедение Т.66, В.1, 1988, С. 157-161.
Сагарадзе В.В. Фазовый наклеп и образование нанокристаллического Fe-Ni – аустенита при мартенситных превращениях / В.В. Сагарадзе, В.Е. Данильченко, Ф. Леритье. // Физика металлов и металловедение, 2001, Т. 92, N4, С. 57-70.
Кабанова И.Г. Обнаружение фазы и ориентационные соотношения Хэдли-Брукса при α-γ-превращении в сплаве Fe-32%Ni / И.Г. Кабанова, В.В. Сагарадзе, Н.В. Катаева, В.Е. Данильченко // Физика металлов и металловедение, 2011, Т. 112, № 4, С. 1-8.
Danilchenko V.E. Cyclic Martensitic Transformations Influence on the Diffusion of Carbon Atoms in Fe-18 wt.% Mn-2 wt.% Si Alloy/ V.E. Danilchenko, A.V. Filatov, V.F. Mazanko, V.E. Iakovlev // Nanoscale Research Letters, 2017,12:194. https://link.springer.com/article/10.1186/s11671-017-1978-z
Бевз В.П. Закономірності дифузії атомів вуглецю в нанофрагментованому залізонікелевому стопі / В.П. Бевз, В.Й. Бондар, Д.В. Верига, В.Ю. Данільченко, В.Ф. Мазанко // МиНТ, 2008, т.30, №10, с.1307-1314.
Брик В.Б. Влияние фазовых превращений на диффузионную подвижность атомов в железомарганцевых и кобальтовых сплавах / Л.М. Кумок, Б.И. Николин, В.М. Фальченко // Металлы, №4, 1981, С.131-135.
Миронов В.М. Диффузионные процессы в металлах и сплавах при мартенситных превращениях / Т.Ф. Миронова, Ю.Н. Коваль, Д.С. Герцрикен, В.В. Алексеева // Вестник СамГУ. 2006. №3(43). С.134-145.
Коваль Ю.Н. Фазообразование при низких температурах в условиях мартенситных превращений со взрывной кинетикой / Д.С. Герцрикен, В.П. Бевз, В.М. Миронов, В.В. Алексеева, Т.В. Миронова // МиНТ, 2010, Т.32, №10, С. 1293-1299.
Данільченко В.Ю. Фізичні принципи формування нанокристалічного аустеніту залізо нікелевих сплавів за допомогою циклічних мартенситних перетворень // МиНТ, 2008. Т30, №10, С. 1395-1411.
Лариков Л.Н. Диффузионные процессы в наноматериалах // МиНТ, 1995. Т.17, №1. С.3-29.