Явление ориентированного превращения

Пусть СПФ нагружен напряжением в аустенитном высокотемпературном состоянии (точка A, рис.1.24) и происходит его охлаждение. Когда температура уменьшилась до , то при дальнейшем охлаждении начинается прямое превращение и рост деформаций от точки B в сторону приложенного напряжения . Если напряжение действовало в течение всего процесса прямого превращения, то деформация увеличивалась в соответствии с кривой BCD.

Что будет, если в точке C напряжение снимается (разгрузка)? Во первых снимается упругая деформация (линия CE). Деформация мгновенно уменьшается на величину , где - значение модуля Юнга в смешанном (аустенитно-мартенситном) состоянии. Что будет при дальнейшем охлаждении? Сначала деформация не меняется (отрезок EF).

Рис.1.22

Потом, охлаждение приводит к росту деформации (кривая FG), который заканчивается при температуре . Дальнейшее охлаждение приведет к обычному температурному сжатию (кривая GH).

Таким образом на участке FG напряжение равно нулю, а деформация растет в сторону ранее приложенного напряжения после его снятия. Это явление называется явлением ориентированного превращения. Рост деформаций при явлении ориентированного превращения происходит с гораздо меньшей скоростью, чем в случае, когда напряжение не снималось.

В чем причина роста деформаций в сторону ранее приложенного напряжения после его снятия? Ведь если прямое превращение происходит в отсутствии напряжений с самого начала процесса, то деформации формоизменения не будет. Если же сначала при прямом превращении напряжение действовало, а потом снято, то после снятия напряжения (т.е. при ) и при продолжении прямого превращения деформация может расти.

Пусть прямое превращение происходит без напряжений. Почему в этом случае отсутствует деформация формоизменения? Дело в том, что в отсутствии напряжений образуется хаотический мартенсит, кристаллографические направления которого равномерно распределены в пространстве (рис.1.6). Каждая ячейка хаотического мартенсита обладает своей кристаллографической деформацией. Но деформации резличных ячеек направлены противоположно, поэтому осредненная деформация равна у хаотического мартенсита нулю.

У ориентированного мартенсита, который получается при прямом превращении под действием напряжения существует преимущественная (одинаковая) ориентация мартенситных ячеек, связанная с наличием напряжения ( напряжение заставляет ячейки деформироваться при фазовом переходе в одну сторону).

Чтобы объяснить явление ориентированного превращения достаточно предположить, что мартенситные элементы (пластины) не только зарождаются при прямом превращении, но и растут (см. Рис.1.25, 1.26). При росте мартенситной пластины её ориентация (направление) не меняется.

Рис.1.23

Рис.1.24

При уменьшении температуры от точки B до точки C (рис.1.22) действовало напряжение . Поэтому зарождались и росли пластины, ориентированные этим напряжением. Т.к. пластины были ориентированны в одну сторону, росла деформация. После снятия напряжения, при дальнейшем охлаждении зарождается хаотический мартенсит, т.е. зарождающиеся пластины направлены в различные стороны. Поэтому роста деформаций, связанного с зарождением мартенситных пластин не будет. Но продолжают расти пластины мартенсита, которые зародились на участке BC, когда еще действовало напряжение. Эти пластины ориентированы в одну сторону, поэтому их рост приведет к увеличению деформаций, наблюдаемому на участке FG. Так как процесс зарождения мартенситных пластин на участке FG не вносит вклада в деформацию, то скорость роста деформации после снятия напряжений меньше, чем в случае, когда напряжение не снималось.

Почему после снятия напряжений рост деформаций начинается при охлаждении не сразу от точки E, а только от точки F, а на участке EF деформация не растет?

Рис.1.25

На рис.1.25 изображено начальное положение диаграммы перехода ABCD, и её положение, когда приложено напряжение , . Точка C находится на диаграмме прямого превращения, соответствующей напряжению . В точке C напряжение снимается и диаграмма перехода смещается влево в исходное положение ABCD. В результате получается картинка, изображенная на рис.1.26, т.е. точка E теперь не находится на диаграмме прямого превращения.

Рис.1.26

Поэтому при охлаждении точка E будет двигаться по прямой EF не испытывая прямого превращения, т.к. она не находится на диаграмме. Только после охлаждения на величину , дальнейшее охлаждение приведет к продолжению прямого превращения. Точка начнет подниматься по диаграмме перехода FG и начнут расти деформации ориентированного превращения.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: