Вплив циклічних мартенситних $\gamma$–$\epsilon$-перетворень на дифузійні характеристики Кобальту в залізоманґановому стопі
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: 04.04.2019; остаточний варіант — 05.05.2019. Завантажити: PDF
В оглядовій статті аналізуються результати експериментальних досліджень впливу циклічних мартенситних перетворень (МП), — прямих $\gamma$–$\epsilon$ (ГЦК–ГЩП) і зворотніх $\epsilon$–$\gamma$ (ГЩП–ГЦК), — на дифузійні характеристики атомів Co у залізоманґановому стопі Г18С2 (Fe–18,3 ваг.% Mn–2,1 ваг.% Si) з низькою енергією дефектів пакування (ДП). З використанням радіоактивних ізотопів методом авторадіографії та пошарового аналізу показано, що істотна інтенсифікація рухливости атомів Co $\gamma \rightleftarrows \epsilon$-перетвореннями визначається двома різними незалежними механізмами: власне МП за рахунок дії циклічних знакозмінних внутрішніх напружень (атермічний механізм) і механізмом термічно активованої дифузії в області дефектів кристалічної будови, що сформувалися в процесі $\gamma$–$\epsilon$- і $\epsilon$–$\gamma$-перетворень. Проаналізовано можливість транспорту атомів Co атермічним механізмом у процесі циклічних мартенситних перетворень (ЦМП) за рахунок переміщення міжвузлових атомів та їх комплексів вздовж щільнопакованих площин (111)$_{\gamma}$ і (001)$_{\epsilon}$ у кристалічних ґратницях ГЦК-аустеніту та ГЩП-мартенситу відповідно (краудіонний механізм). При цьому враховувалася властивість краудіонних комплексів рухатися зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в кристалі, в полі високих внутрішніх напружень, які виникають при високошвидкісній деформації аустеніту в процесі МП. Рентґенівськими методами на монокристалічних і полікристалічних зразках показано можливість накопичення в процесі ЦМП таких дефектів кристалічної будови як дезорієнтація кристалічної ґратниці фраґментів і хаотичних дефектів пакування (ХДП). Інтенсифікація дифузійних процесів у фазонаклепаному стопі за механізмом термічної активації пов’язується із підвищенням рухливости атомів Co в області накопичених дефектів кристалічної будови. Аналіз закономірностей накопичення дефектів будови різного типу при підвищенні ступеня фазового наклепу уможливив визначення певної послідовности їхнього впливу на дифузійну рухливість атомів Co. Результати дослідження істотно розширюють фізичні уявлення стосовно дифузії атомів заміщення в стопах з розвинутою системою дефектів кристалічної будови різного типу (дислокацій, малокутових субмеж фраґментів, висококутових меж зерен, меж деформаційних двійників, ХДП). Одержані нові експериментальні результати можуть бути використані для розроблення моделі дифузії в області лінійних і площинних дефектів за низьких температур (нижче половини точки топлення). Окреслено перспективу практичного використання закономірностей інтенсифікації дифузії для оптимізації режимів технологічних хіміко-термічних процесів. Істотне пришвидшення (за допомогою ЦМП) дифузії атомів заміщення за низьких температур відкриває нові додаткові можливості технології дисперсійного твердіння.
Ключові слова: мартенситне перетворення, дифузія, дефекти пакування, дислокація, фазовий наклеп, субмежі фраґментів.
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