Влияние циклических мартенситных $\gamma$–$\epsilon$-превращений на диффузионные характеристики кобальта в железомарганцевом сплаве
В. Ю. Данильченко, В. Ф. Мазанко, А. В. Филатов, В. Е. Яковлев
Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
Получена: 04.04.2019; окончательный вариант — 05.05.2019. Скачать: PDF
В обзорной статье анализируются результаты экспериментальных исследований влияния циклических мартенситных превращений (МП), — прямых $\gamma$–$\epsilon$ (ГЦК–ГПУ) и обратных $\epsilon$–$\gamma$ (ГПУ–ГЦК), — на диффузионные характеристики атомов Co в железомарганцевом сплаве Г18С2 (Fe–18,3 вес.% Mn–2,1 вес.% Si) с низкой энергией дефектов упаковки (ДУ). С использованием радиоактивных изотопов методом авторадиографии и послойного анализа показано, что существенная интенсификация подвижности атомов Co $\gamma \rightleftarrows \epsilon$-превращениями определяется двумя разными независимыми механизмами: собственно за счёт МП (атермический механизм) и механизмом термической активации в области дефектов строения, образованных в процессе $\gamma$–$\epsilon$- и $\epsilon$–$\gamma$-превращений. Проанализирована возможность транспорта атомов Co атермическим механизмом в процессе циклических мартенситных превращений (ЦМП) за счёт перемещения междоузельных атомов и их комплексов вдоль плотноупакованных плоскостей (111)$_{\gamma}$ и (001)$_{\epsilon}$ в кристаллических решётках соответственно ГЦК-аустенита и ГПУ-мартенсита (краудионный механизм). При этом учитывалась способность краудионных комплексов двигаться со скоростью, которая превышает скорость звука в кристалле, в поле высоких внутренних напряжений, возникающих при высокоскоростной деформации аустенита в процессе МП. Рентгеновскими методами на моно- и поликристаллических образцах исследованы закономерности накопления в процессе ЦМП таких дефектов строения как дезориентация кристаллической решётки и хаотических дефектов упаковки (ХДУ). Интенсификация диффузионных процессов в фазонаклёпанном сплаве по механизму термической активации связывается с повышением подвижности атомов Co в области накопления дефектов кристаллического строения. Анализ закономерностей накопления дефектов строения разного типа при повышении степени фазового наклёпа позволил установить определённую последовательность их влияния на диффузионную подвижность атомов Co. Результаты исследования развивают физические представления о диффузии атомов замещения в сплавах с развитой системой дефектов кристаллического строения разного типа (дислокаций, малоугловых субграниц фрагментов, высокоугловых границ зёрен, границ деформационных двойников, ХДУ). Полученные новые экспериментальные данные могут быть использованы для разработки модели диффузии в области линейных и плоскостных дефектов строения в области низких температур (ниже половины точки плавления). Определена перспектива практического использования закономерностей интенсификации диффузии для оптимизации режимов химико-термической обработки и процессов дисперсионного твердения метастабильных сплавов. Существенное ускорение (при помощи ЦМП) диффузии атомов замещения при низких температурах открывает новые дополнительные возможности технологии дисперсионного затвердевания.
Ключевые слова: мартенситное превращение, диффузия, дефекты упаковки, дислокация, фазовый наклёп, субграницы фрагментов.
Citation: V. Yu. Danilchenko, V. F. Mazanko, O. V. Filatov, and V. E. Iakovlev, Effect of Cyclic Martensitic $\gamma$–$\epsilon$ Transformations on Diffusion Characteristics of Cobalt in an Iron–Manganese Alloy, Usp. Fiz. Met., 20, No. 3: 426–446 (2019); doi: 10.15407/ufm.20.03.426