Главная / Теория термической обработки металлов / Закалка / Закалка с полиморфным превращением / Влияние деформации исходной фазы на кинетику мартенситного превращения

Влияние деформации исходной фазы на кинетику мартенситного превращения


Пластическая деформация исходной фазы оказывает сложное влияние на мартенситное превращение. В Термодинамике мартенситных превращений отмечалось, что пластическая деформация при температурах выше точки Мн вызывает мартенситное превращение. Мартенсит, образующийся непосредственно во время деформирования исходной фазы, называют мартенситом деформации в отличие от мартенсита охлаждения, образующегося при понижении температуры.

Пластическая деформация приводит к образованию мартенсита при температурах выше точки Мн по двум причинам: во-первых, она может структурно подготовить участки исходной фазы для зарождения в них мартенсита и, во-вторых, она создает такие локальные поля упругих напряжений, которые облегчают образование кристаллов мартенсита.

Поле упругих напряжений, созданное в исходной фазе пластической деформацией, может частично компенсировать те упругие напряжения, которые неизбежно возникают при образовании зародыша мартенсита и с которыми связана свободная энергия ∆Fупр, препятствующая фазовому превращению.

Энергия приложенных напряжений как бы добавляется к термодинамическому стимулу превращения ∆Fоб и мартенситное превращение становится возможным при меньших степенях переохлаждения по отношению к Т0, т. е. при более высоких температурах. Чем ближе к T0 температура деформирования переохлажденной исходной фазы, тем меньше ∆Fоб (смотрите рисунок Зависимость свободных энергий) и тем больше должна быть степень деформации, вызывающей образование мартенсита. Выше некоторой температуры Мн, никакая пластическая деформация не способна вызвать мартенситное превращение во время деформации.

В железных сплавах с относительно высокой энергией дефектов упаковки в аустените мартенсит деформации образуется по схеме γ → α, а в сплавах с низкой энергией дефектов упаковки — по схеме γ → ε → α (об ε-мартенсите смотрите Механизм мартенситного превращения).

Пластическая деформация, не вызывающая образования мартенсита непосредственно в период деформирования, может повлиять на кинетику мартенситного превращения при последующем охлаждении. Влияние такой предварительной деформации двойственное. Она способна интенсифицировать последующее мартенситное превращение, повышая температуру его начала, увеличивая скорость превращения и уменьшая количество остаточной исходной фазы.

Но она же способна оказать и тормозящее влияние, снижая температуру начала превращения, замедляя его и увеличивая количество остаточной исходной фазы (механическая стабилизация). Результат зависит от степени деформации, температуры деформирования и свойств исходной фазы, т. е. состава сплава.


Зависимость начальной скорости изотермического мартенситного превращения

Зависимость начальной скорости изотермического мартенситного превращения

Зависимость начальной скорости изотермического мартенситного превращения от температуры в сплаве Fe — 17,2% Cr — 9,1 l% Ni после деформации ауcтенита при 100 °С с обжатием 8 и 17% (Л В. Курдюмов, О. П. Максимова, А. И. Никонорова).


Небольшая предварительная деформация обычно активирует мартенситное превращение при последующем охлаждении, а большая затрудняет его. Это объясняется тем, что малые деформации создают такие структурные нарушения в исходной фазе и такие локальные поля напряжений, которые делают энергетически выгодным зарождение мартенсита в соответствующих участках.

Большие же деформации создают такие сильные нарушения правильного строения исходной фазы (например, развитые субзеренные границы), которые затрудняют когерентный рост мартенситного зародыша на самых начальных его стадиях. Чем выше температура деформирования и ниже предел упругости исходной фазы, тем с меньших степеней деформации проявляется механическая стабилизация.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков