Развит предложенный ранее подход к описанию и исследованию условий мартенситообразования и хрупкости ОЦК металлов и сплавов. Предложена новая схема разрушения материалов в условиях действия шарового тензора растягивающих напряжений, характерных для высоких доз реакторного облучения. Принципиальным отличием данной трактовки является то, что первичным элементом разрушения является образование пор (микротрещин) в результате фазового мартенситного превращения, а не пластическая деформация, как это принято во всех известных теориях. На этом основании предложена новая концепция имитации и прогнозирования радиационного охрупчивания. Согласно ей, в качестве главного требования выдвигается достижение не подобия дефектной структуры материалов облученных в реакторах и в имитационных условиях (как это считалось до настоящего времени), а необходимость создания в результате имитационного облучения, деформирования, или циклирования подобия деформационно-напряженного состояния.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.043 + К222.062.22

Рубрики:

Структурні і фазові перетворення в залізі та його сплавах. Теорія термічної обробки

Крихка міцність (крихкість) заліза та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж23022 Пошук видання у каталогах НБУВ 

На основании развитого ранее метода фазовых диаграмм мартенситных превращений в системах железо - углерод - вакансии определены энергии активации образования вакансий и пор. Показано, что упругая объемная деформация 11-ти элементарных ОЦТ ячеек железа (схема Бейна) на 4,2 % приводит к образованию одной структурной вакансии. Данные свидетельствуют о значительной энергетической выгодности образования вакансий (0,04 эВ) и зародышей пор критического размера (3 эВ) по механизму обратных мартенситных превращений, по сравнению с диффузионным механизмом (более 1эВ - вакансия, и несколько десятков эВ - пора).

На основе метода фазовых диаграмм мартенситных превращений проанализированы условия протекания мартенситных превращений (МП) при различных температурах с участием вакансий в чистом железе. Построены зависимости температуры МП от величины нормальных напряжений МП и концентрации вакансий, в широком интервале температур (вплоть до 900 °C). Резкий излом зависимости свидетельствует о смене механизмов накопления вакансий в железе, необходимых для МП: как точечных дефектов при температуре ниже 547 °C, и как растяжений решетки в виде свободного объема при более высоких температурах (дуализм). На атомном уровне показан механизм возникновения вакансий при обратном мартенситном превращении. Предложена квантово-механическая интерпретация неравновесных мартенситных превращений, связанная с процессами локализации (вакансия-точечный дефект) - делокализации (продольная волна упругих деформаций).

Несмотря на то, что описанием природы механизма мартенситообразования ученые занимаются уже почти 100 лет, эти исследования остаются, по-прежнему, актуальными. Приведены 2 новых результата, связанные с классическим вопросом о роли углерода в МП. Если, растворяясь в решетке, углерод располагается в центре октаэдрической пустоты, то под действием напряжений, вызванных закалкой или деформацией, в мартенсите он оказывается смещенным в одну из пирамид составляющих октаэдр. Впервые обнаружен факт независимости удельного атомного объема фазового несоответствия при мартенситном превращении железа от содержания углерода. Этот факт свидетельствует о том, что тетрагональность углеродистых сталей есть функция не столько углерода сколько вакансий. В чистом железе "вакансионная" тетрагональность может меняться в пределах от 1,06 до 1,03.