НОВЫЕ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ И СВЕРХПРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ВЫСОКОЙ ПЛАСТИЧНОСТЬЮ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА.
Высокая конструктивная прочность изделия достигается только тогда, когда оно изготовлено из материала, обладающего большой прочностью и высоким сопротивлением хрупкому разрушению. Этим требованиям в значительной степени отвечают без углеродистые ( ≤0.03 % С ) мартенситно-стареющие стали, углерод и азот в составе которых – вредные примеси, снижающие пластичность и вязкость стали . Эти стали упрочняются закалкой и последующим старением .
Следует вспомнить, что мартенсит является упорядоченным пересыщенным твердым раствором внедрения углерода в α – Fe: содержание углерода в мартенсите может быть таким же, как и в исходном аустените, т. е. может достигнуть 2,14 %.
Мартенситное превращение происходит только в том случае, если быстрым охлаждением аустенит переохлаждён до низких температур, при которых диффузионные процессы становятся невозможными. Мартенситное превращение носит бездиффузионный характер, т. е. не сопровождается диффузионным перераспределением атомов углерода и железа в решетке аустенита.
Мартенситное превращение осуществляется путем сдвига и не сопровождается изменением состава твердого раствора. Сдвиговой механизм превращения отличается закономерным кооперативным направленным смещением атомов в процессе перестройки решетки. Отдельные атомы смещаются друг относительно друга на расстояния, не превышающие межатомные.
Пока на границе мартенсита и аустенита существует сопряженность решеток (когерентность), скорость образования и роста кристаллов мартенсита очень высока (~ 1000 м/с).
Вследствие разности удельных объемов мартенсита и аустенита увеличиваются упругие напряжения в области когерентного сопряжения, что, в конечном счете, приводит к пластической деформации и образованию межфазной границы с неупорядоченным расположением атомов.
При переохлаждении аустенита до температуры, соответствующей точке МН (МS в иностранной литературе) аустенит превращается в мартенсит. Таким образом, МH – температура начала мартенситного превращения. Если непрерывное охлаждение стали прекратить, то превращение остановится. Чем ниже охладить аустенит, тем больше образуется мартенсита.
По достижения определенной для каждой стали температуры (MK) превращение аустенита в мартенсит прекращается. Эту температуру окончания мартенситного превращения обозначают MK. Положение MH и MK не зависит от скорости охлаждения, а обусловлено химическим составом аустенита : чем больше в аустените углерода, тем ниже MH и MK . Все легированные элементы, растворенные в аустените, за исключением Co и Al , понижают MH и MK (рис.1).
Если задержать на некоторое время охлаждение при температуре, лежащей ниже температуры, соответствующей MH, например 20ºC , то, аустенит, сохранившийся не превращенным при охлаждении до этой температуры, становится устойчивым (Аост). Это явление стабилизации проявляется более сильно в интервале температур MH…MK и зависит от температуры, при которой задержалось охлаждение. Температура, ниже которой проявляется этот эффект стабилизации, обозначается MС.
1.1Мартенситно – стареющие стали.
Мартенситно – стареющие стали представляют собой сплавы Fe с Ni (8-20 % масс.), а часто и с Co . Для протекания процесса старения в мартенсите, сплавы дополнительно легируют Ti , Al , Mo , и другими элементами. ............
