Полиморфное альфа-гамма превращение при изменении температуры и давления в железоникелевых сплавах с ферритной и мартенситной структурами Хомская, Ирина Вячеславовна

Введение к работе

Актуальность работы. Исследование механизма оС->~<Ґ приращения является актуальной задачей не только для теории фазовых превращений, но и для практики термической обработки сталей, поскольку от особенностей развития превращения и от структуры формирующейся ф'-фазы в значительной степени зависят конечные свойства изделий.

Процесс образования ф'-фаэы в сталях и сплавах с мар-тенситной структурой изучен весьма подробно, это обусловлено исследованием явления структурной наследственности. Известно, что процесс аустенитизации и структурная наследственность решающи*, образом зависят от скорости нагрева. В соответствии с этим оС-*"5" превращение в сталях и сплавах с исходной мартен-ситной структурой мокет происходить в зависимости от скорости нагрева различными чеханизмами.

Процесс аустенитизации в сталях и сплавах со структурой, полученной в результате отжига, изучен значительно в меньшей степени, несмотря на то, что ферритная структура - более простой объект для решения допроса о механизме образования «Г-фазы, поскольку она отличается от мартенситной отсутствием разветвленной сети границ мартенсигных крисгаллоз,остаточного оустенита и внутренних напряжений. До сих пор нет надеиных экспериментальных данных о механизме ос -*-g^ превращения при различных скоростях нагрева в сплавах со структурами феррит и феррит+ зернистый цементит. Отсутствуют сведения о возможности применения к таким структурам двухстадийной схемы превращений при нагреве, предложенной для закаленной стали. Структурные исследования, посвященные влиянию статических и динамических давлений на механизм образования JJ" -фазы в газ-лезоникелевых сплавах, немногочисленны.

Цель работы. Основной целью настоящей работы является изучение структурных изменений и механизма образования Q"-фазы в лселезоникелевых сплавах со структурами феррит и феррйт+ зерниотый цементит в зависимости от скорости нагрева и действия высокого статического и динамического давления., _В работе были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние скорости нагрева на изменение механи-

зма ct*-^ превращения в желеэоникелевых сплавах со структурами феррит и феррит+зернистый цементит;

провести сравнительное исследование морфологии и кристалле-геометрии образования ff-фазы в желеэоникелевых сплавах с двумя типами исходных структур: феррит (феррит + цементит) и мартенсит;

исследовать влияние всестороннего давления и нагруже-ния ударными волнами на механизм полиморфных превращений в желеэоникелевых сплавах с ферритной и мартенситной структурами.

Научная новизна. Впервые обнаружена смена механизма образования jf-фазы от неупорядоченного роста новых глобулярных зерен к ориентированному зарождению и росту видманштет-товых кристаллов в желеэоникелевых сплавах со структурами феррит и феррит + зернистый цементит при уменьшении скорости нагрева от 1,3-КГ¹ С/с до 8,3-10^-4 С/с.

Установлено, что двухстади/!наясхема превращений при нагреве, предложенная для закаленной стали, применима к сплавам со структурой феррит+ зернистый цементит при их медленном нагреве.

Показано, что влияние скорости нагрева на механизм образования J*-фазы в сплаве со структурой феррит+ зернистый цементит принципиально не отличается от установленного ранее для сплавов с мартенситной структурой. Однако мартенситная структура вследствие особенностей своего строения облегчает реализацию упорядоченного механизма d->-$ превращения по сравнению со структурой феррит+цементит.

Впервые обнаружено образование линзовидных кристаллов

)Г-фазы, формирующих структуру, аналогичную структуре лин-

зовидного мартенсита как по морфологии кристаллов, так и по

группировке и взаимодействию между собой и с границами зерен.

Показано, что в сплаве Fe-28/oNl со структурой реечного мартенсита образование $"-фазы при нагружении ударными волнами с давлением 30-39 ГПа происходит внутри исходных мартенситных кристаллов из большого числа центров и приводит к получению ГЦК мартенсита.

Практическая ценность. Полученные в настоящей работе данные о смене механизма об*-Д" превращения в сплавах с ферритной структурой при изменении скорости нагрева,а также ре-

4 " '

зультаты исследования образования $~-фазы под действием высокого статического давления и нагружения ударными волнами развивают и дополняют существующие представления о механизме Ы*-^ превращения в сплавах, на основе железа. Эти результаты могут быть использованы в курсах лекций по теории фазовых превращений и теории термической обработки.

Результаты, полученные при исследовании влияния структуры, формирующейся в межкритичаском интервале температур,на механические свойства, могут быть использованы для научного обоснования и уточнения режимов термической обработки никелевых криогенных сталей.

Основные положения, представленные к защите.

1. Экспериментально установленная смена механизма образования ^-фазы при существенном уменьшении скорости нагрева в сплавах со структурами феррит и феррит+ зернистый цементит. Неупорядоченный рост новых глобулярных зерен сме-' няется процессом ориентированного зарождения и роста видман-штзгтовых кристаллов ф'-фазы.

2. Экспериментальные данные о применимости к сплавам со структурой феррит+ зернистый цементит двухстадкйной схемы превращений при нагреве, предложенной для закаленной стали, по которой при медленном нагреве на первой стадии происходит кристаллографически упорядоченное диффузионное oO-g" превращение, на второй - рекристаллизация д'гфазы.

3. Экспериментальные результаты, свидетельствующие о том, что влияние скорости нагрева на механизм образования /Г-фа-зы в сплаве со структурой феррит + цементит принципиально не отличается от установленного ранее для сплавов с мартенсит-ной структурой.

4. Впервые обнаруженное формирование мартенситоподоб -ной структуры кристаллов К-фазы при нагреве под давлением в сплаве с ферритной структурой. Кристаллы ф'-фазы ' имеют линзовидную форму и группируются в фермообраэныо ансачбли.

5. Экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что в железоникелевом сплаве со структурой реечного мартенсита нагружение ударными волнами с давлением 30-39 ГПа при-т водит к получению ГЦК мартенсита-структуры, состоящей" из дисперсных кристаллов ^-фаэы различной ориентировки.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и общих выводов. Работа изложена на 248страницах, включая 83 рисунка,.8таблиц и список использованной литературы, содержащий 191 наименование.

Структура диссертации. Во введении рассматривается актуальность изучаемой проблемы, сформулированы задачи диссертационной работы и основные положения, выносимые на защиту.