Вплив циклічних мартенситних перетворень $\gamma$–$\epsilon$–$\gamma$ на дифузійні характеристики Карбону в залізоманґановому стопі

В. Й. Бондар, В. Ю. Данільченко, В. Ф. Мазанко, О. В. Філатов, В. Є. Яковлев

Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримана: 02.02.2018; остаточний варіант – 30.03.2018. Завантажити: PDF

Методою радіоактивних ізотопів досліджено дифузійні характеристики Карбону у метастабільному залізоманґановому стопі Г18С2, наклепаному циклічними мартенситними перетвореннями $\gamma$–$\epsilon$–$\gamma$ (ГЦК–ГЩП–ГЦК). Показано, що інтенсифікація процесу транспорту Карбону у стопі, фазонаклепаному $\gamma$–$\epsilon$–$\gamma$–перетвореннями, визначалася двома незалежними механізмами: атермічним, який реалізовувався за рахунок ґенерації поля напружень у процесі мартенситних перетворень, і термоактивованим, який реалізовувався в процесі наступного дифузійного відпалення за рахунок дії малокутових субмеж та одновимірних і двовимірних дефектів кристалічної будови ГЦК-аустеніту і ГЩП-$\epsilon$-мартенситу, що формувалися в результаті цих перетворень. Після багаторазових циклів $\gamma$–$\epsilon$–$\gamma$-перетворень коефіцієнт дифузії Карбону за низьких температур (100–350°C) підвищувався на понад три порядки. При цьому коефіцієнт за температури у 325°C відповідав коефіцієнту стаціонарної дифузії при 900°C. Максимальний приріст коефіцієнта дифузії Карбону спостерігали при збільшенні кількости термоциклів до ста, коли фіксували основний приріст густини дефектів будови. Додатковим чинником зміни дифузійних характеристик Карбону у фазонаклепаному стопі є зміна фазового складу як у результаті $\gamma$–$\epsilon$–$\gamma$-циклування, так і в процесі наступного дифузійного відпалення.

Ключові слова: дифузія, мартенсит, аустеніт, радіоізотоп, дислокація, дефект пакування.

PACS: 64.60.Bd, 64.70.kd, 66.10.cd, 66.30.Lw, 81.16.Hc, 81.30.Kf

Citation: V. Y. Bondar, V. E. Danilchenko, V. F. Mazanko, O. V. Filatov, and V. E. Iakovlev, Effect of Cyclic Martensitic $\gamma$–$\epsilon$–$\gamma$ Transformations on Diffusion Characteristics of Carbon in an Iron–Manganese Alloy, Usp. Fiz. Met., 19, No. 1: 70–94 (2018), doi: 10.15407/ufm.19.01.070


Цитована література (35)  
  1. B. S. Bokshtein, Diffuziya v Metallakh [Diffusion in Metals] (Moscow: Metallurgiya: 1978) (in Russian).
  2. V. B. Brik, Diffuzyia i Fazovye Prevrashchenyia v Metallakh i Splavakh [Diffusion and Phase Transformations in Metals and Alloys] (Kiev: Naukova Dumka: 1985) (in Russian).
  3. D. S. Gertsriken, V. F. Mazanko, V. M. Tyshkevich, and V. M. Falchenko, Massoperenos v Metallakh pri Nizkikh Temperaturakh v Usloviyakh Vneshnikh Vozdeistviy [Mass Transfer in Metals at Low Temperatures under External Actions] (Kiev: RIO IMF: 2001) (in Russian).
  4. V. A. Andryushchenko, O. V. Bavol, T. L. Blinokhvatov, A. G. Garan, E. M. Dzevin, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 32, No. 7: 883 (2010) (in Russian).
  5. I. M. Dzevin, Nanoscale Res. Lett., 10: 117 (2015). Crossref
  6. L. N. Larikov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 17, No. 1: 3 (1995) (in Russian).
  7. S. Schumacher, R. Birringer, R. Strauss, and H. Gleiter, Acta Met., 37: 2485 (1989). Crossref
  8. H. Gleiter, phys. status solidi (b), 172: 5 (1992). Crossref
  9. P. L. Gruzin, G. V. Kurdjumov, and E. V. Kuznetsov, Problemy Metallovedeniya i Fizika Metallov, 4: 153 (1955) (in Russian).
  10. V. B. Brik, A. M. Kumok, B. I. Nikolin, and V. M. Falchenko, Metally, No. 4: 131 (1981) (in Russian).
  11. V. A. Andrushschenko and E. N. Dzevin, Materials Structure, 6, No. 2: 122 (1999).
  12. V. A. Andryushchenko, O. V. Bavol, T. L. Blinokhvatov, A. G. Garan, and E. M. Dzevin, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 31, No. 9: 1257 (2009).
  13. Yu. N. Koval, D. S. Gertsriken, V. P. Bevz, V. M. Mironov, V. V. Alekseeva, and T. V. Mironova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 32, No. 10: 1293 (2010) (in Russian).
  14. K. A. Malyshev, V. V. Sagaradze, I. P. Sorokin, N. D. Zemtsova, V. A. Teplov, and A. I. Uvarov, Fazovyy Naklep Austenitnykh Splavov na Zhelezonikelevoy Osnove [Phase Hardening of Iron–Nickel-Based Austenite Alloys] (Moscow: Nauka: 1982) (in Russian).
  15. V. V. Sagaradze,V. E. Danilchenko, Ph. L’Hetitier, and V. A. Shabashov, Mat. Sci. Eng., A, 337: 146 (2002). Crossref
  16. V. P. Bevz, V. J. Bondar, D. V. Veriha, V. Yu. Danilchenko, and V. F. Mazanko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 30, No. 10: 1307 (2008) (in Ukrainian).
  17. V. Iu. Danilchenko, V. F. Mazanko, and V. Ie. Yakovlev, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 31, No. 12: 1621 (2009) (in Ukrainian).
  18. L. I. Lysak and B. I. Nikolin, Fizicheskie Osnovy Termicheskoy Obrabotki Stali [Physical Basis of Heat Treatment of Steel] (Kiev: Tekhnika: 1975) (in Russian).
  19. S. D. Gertsriken and V. M. Falchenko, Voprosy Fiziki Metallov i Metallovedeniya, No. 16: 154 (1962) (in Russian).
  20. M. S. Paterson, J. Appl. Phys., 23: 805 (1952). Crossref
  21. B. E. Warren and E. P. Warekols, Acta Metall., 3: 473 (1955). Crossref
  22. Ya. D. Vishnyakov, Defekty Upakovki v Kristallicheskoy Strukture [Stacking Faults in the Crystal Structure] (Moscow: Metallurgiya: 1970) (in Russian).
  23. B. E. Warren, Progress in Metal Physics, 8: 147 (1959). Crossref
  24. J. W. Christian, Acta Cryst., 7: 415 (1954). Crossref
  25. B. Mitra and N. C. Halder, Acta Cryst., 17: 817 (1964). Crossref
  26. I. N. Bogachev and V. F. Egolaev, Struktura i Svoistva Zhelezomargantsevykh Splavov [Structure and Properties of the Iron–Manganese Alloys] (Moscow: Metallurgiya: 1973) (in Russian).
  27. L. I. Lysak and I. B. Goncharenko, Fiz. Met. Metalloved., 31: 1004 (1971) (in Russian).
  28. F. Weinberg, Progress in Metal Physics (Eds. B. Chalmers and R. King) (New York: Academic Press: 1959), vol. 8, p. 105.
  29. O. G. Sokolov and K. B. Katsov, Zhelezomargantsevye Splavy [Iron–Manganese Alloys] (Kiev: Naukova Dumka: 1982) (in Russian).
  30. Yu. N. Petrov, Defekty i Bezdiffuzionnoe Prevrashchenie v Stali [Defects and Diffusionless Transformation in Steel] (Kiev: Naukova Dumka: 1978) (in Russian).
  31. V. A. Tatarenko, S. M. Bokoch, V. M. Nadutov, T. M. Radchenko, and Y. B. Park, Defect and Diffusion Forum, 280–281: 29 (2008). Crossref
  32. V. A. Tatarenko, T. M. Radchenko, and V. M. Nadutov, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 25, No. 10: 1303 (2003) (in Ukrainian).
  33. T. M. Radchenko and V. A. Tatarenko, Defect and Diffusion Forum, 273: 525 (2008). Crossref
  34. V. V. Skorokhod and Yu. M. Solonin, Defekty Upakovky v Perekhodnykh Metallakh [Stacking Faults in Transition Metals] (Kiev: Naukova Dumka: 1976) (in Russian).
  35. B. M. Mogutnov, I. A. Tomilin, and L. A. Shvartsman, Termodinamika Zhelezouglerodistykh Splavov [Thermodynamics of Iron–Carbon Alloys] (Moscow: Metallurgiya: 1972) (in Russian).