Мартенситные превращения в Fe-Mn-Si сплавах

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Проведенный регрессионный анализ показал, что связь свойств и структуры можно описать различными моделями (линейной, квадратичной, кубической). Поэтому, когда речь заходит о размере зерна (в том числе и уравнение Холла-Петча), необходимо уточнять, что подразумевается под понятием «размер зерна»: площадь зерна, периметр или диаметр зерна.
Список литературы:
1. Горелик С. С. Рекристаллизация металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1978. — 568 с.
2. Кекало А. И., Мещанинов И. В., Хаютин С. Г. Исследование кинетики рекристаллизации сильнодеформированной ленты по изменению текстуры // Металлы. — 1997. — № 4. — С. 65−68.
3. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. — М.: «Металлургия», 1970. — 376 с.
4. Метрология в материаловедении. Часть 3: Методическое пособие / С. И. Архангельский. — Тула: Тул. гос. ун-т, 2009. — 37 с.
МАРТЕНСИТНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В Ее-Мп-81 СПЛАВАХ © Клюева О. С. *
Тульский государственный университет, г. Тула
В данном исследовании было рассмотрено изменение фазового состава и фазовые превращения сплавов Ее-23 Мп-5 и Ее-30 Мп-5 после разных режимов термической обработки с помощью рентгеноструктурного, магнитного фазового и дилатометрического анализа.
Сплавы железа с высоким содержанием марганца обладают уникальным сочетанием свойств, благодаря мартенситному превращению у ^ 8 (ГЦК ^ ГПУ). Одним из таких свойств является эффект памяти формы (ЭПФ), другим — высокая демпфирующая способность.
Однако, сопоставление имеющихся данных [1−3] обнаруживает большое различие в положении температурных и концентрационных границ а-, 8- и у-фаз на диаграммах мартенситных превращений железомарганцевых сплавов у разных исследователей и показывает, что вопрос о последовательности мартенситных превращений в этой системе окончательно не решен. Поэтому были проведен ряд исследований. Химический состав образцов представлен в табл. 1.
* Студент кафедры «Физика металлов и материаловедения»
Таблица 1
Химический и фазовый состав исследуемых сплавов
Сплав Содержание элементов, вес. %
Бе Мп 8І С
Бе-23 Мп-5 8І 69,5 22,7 5,0 0,046
Бе-30 Мп-5 8І 66,0 29,5 5,0 0,052
Термообработку всех образцов проводили по следующим режимам: закалка 400−1000 °С, с шагом 100 °C время выдержки при всех температурах составляло 1 час, охлаждение производили в воде.
Для изучения фазового состава свежезакаленных образцов сплава Бе-23 Мп-5 81 и Бе-30 Мп-5 81 были проведены рентгеноструктурные исследования на дифрактометре «Дрон-2,0». Съемку дифрактограмм производили в Со-излучении (А = 1,7902 0А) непрерывно в интервале углов от 20° до 120°. На рис. 1 представлены профили дифракционных линий образцов сплава Бе-23 Мп-5 81 и Бе-30 Мп-5 81.
7(1П) ?(101)
а (110)
------Бе -23 Мп — 5 5І
------Бе-30 Мп-5 Бі
Я 49 5 0 51 52 53 54 55 56 57 58

Рис. 1. Диаграммы дифракционных максимумов образцов сплавов Ре-23 Мп-5 8І и Бе-30 Мп-5 8І закаленных от температуры 700 °С
По литературным данным сплав системы Бе-23 Мп-5 8І должен иметь двухфазную структуру состоящую из аустенита (у-фаза) и е-мартенсита, однако по полученным данным сплав находится в двух- и трехфазном состоянии (у + е + а). По результатам качественного металлографического анализа с полной уверенностью подтвердить наличие в структуре а-мартенсита не удалось. Однако из рис. 2, а явно видно, что структура пред-
? 250 г
о
Л ГС 10
++
Я са

100
н О а
о и
к Л ей 50
а -5
о
я
& lt-і>- и 0
И
ставляет собой е-мартенсит с ориентацией игл под углом 60° и 120°. Сплав Бе-30 Мп-5 8І при всех термических обработках имеет однофазную аусте-нитную структуру (рис. 2, б), что согласуется с литературными данными.
а б
Рис. 2. Структура сплава Бе-23 Мп-5 8І х160 (а) и Бе-30 Мп-5 8І х500 (б) закаленных от 700 °C, охлаждение производили в воде
Известно, что в двойных сплавах Бе-Мп а-мартенсит образуется только при содержании марганца не более 10% [1−3]. В работе [4] приведена расчетная диаграмма состояния системы Бе-Мп с добавлением 6% кремния. Она показывает насколько сильно может повлиять на структуру сплавов добавка кремния, и не исключает возможность образования а-мартен-сита даже при концентрации марганца 23 и 30 вес. %.
Для подтверждения результатов рентгеноструктурного анализа был проведен ряд экспериментов по обнаружению ферромагнитной а-фазы в составе свежезакаленных образцов сплава Бе-23 Мп-5 81, закаленных от температуры выше 700 °C. Для этого использовали баллистический магнитометр (метод Штеблейна).
Появление пиков на диаграмме (рис. 3) свидетельствует о присутствии в образце ферромагнитной фазы (в исследованном сплаве магнитной фазой является только а-мартенсит). Результаты этого эксперимента подтверждают наличие а-фазы обнаруженной при рентгеновских исследованиях в составе свежезакаленных образцов сплава Бе-23 Мп-5 81.
При дилатометрическом исследовании использовали оптический индикаторный дилатометр, в котором образец диаметром 3−3,5 и длиной 50 мм нагревали в трубчатой печи до 400 °C (V = 5−7 град/мин), затем охлаждали до комнатной температуры (V = 3−5 град/мин). Дальнейшее охлаждение до -50 °С обеспечивали парами жидкого азота, для чего на место печи подвешивали криостат с жидким азотом. А далее образец нагревали до комнатной температуры со скоростью 2−4 град/мин.
Этот метод был выбран для изучения кинетики мартенситных превращений, так как он позволяет разделить у ^ а и у ^ е превращения, протекающие с противоположными объемными эффектами (у ^ а — с положительным, у ^ е — с отрицательным).
чувствительность 1 мВ/см
Рис. 3. Сигнал, регистрируемый двухкоординатным самописцем магнитометра пропорциональный намагниченности свежезакаленных образцов сплав Fe-23 Mn-5 Si от 800 °C (а), 900 °C (б), 1000 °C (в)
По данным дилатометрического исследования (рис. 4, а) и последующей математической обработки (дифференцирования экспериментальных кривых) установлены температурные интервалы прямого и обратного (у ^ е) мартенситных превращений в сплаве Ре-23 Мп-5 81. Полученные значения характеристических температур (рисунок 5) согласуется с литературными данными [5]. Стоит также отметить немонотонное изменение линейных размеров образцов при охлаждении ниже температуры точки Мн, что может быть вызвано конкуренцией нескольких превращений.
На дилатограммах сплава Бе-30 Мп-5 81 (рис. 4, б) не обнаружены перегибы на кривых нагрева и охлаждения, что свидетельствует об отсутствии превращений.
Комплекс проведенных исследований позволил сделать следующие выводы:
Рис. 4. Изменение относительного удлинения образца Бе-23 Мп-5 81 (а) и Бе-30 Мп-5 81 (б) закаленных от 600 °С
Рис. 5. Изменение значений температур е ^ у и у ^ е превращений в сплаве Бе-23 Мп-5 81 при различной термической обработке
1. Дилатометрическим анализом определены температурные интервалы прямого (Мн = 50 °С- Мк = 20 °С) и обратного (Ан = 200 °С- Ак = 250 °С) у ^ е-мартенситных превращений. Отмечено, что температуры превращений не зависит от температуры нагрева под закалку.
2. В составе сплава Fe-23 Mn-5 Si с помощью рентгеноструктурного и магнитного фазового анализа было достоверно зафиксировано наличие а-мартенсита. В соответствии с гипотезами, сформулированными Устиновщиковым (Y. Ustinovshikov) с соавторами [6], в Fe-Mn-сплавах возможно развития расслоения (которое происходит по спинодальному механизму) в области y-твердого раствора, что может быть причиной трехфазного состояния сплава с таким высоким содержанием марганца.
Список литературы:
1. Богачев И. Н., Еголаев В. Ф. Структура и свойства железомарганцевых сплавов. — М.: Металлургия, 1973. — 296 с.
2. Волынова Т. Ф. Высокомарганцевые стали и сплавы. — М.: Металлургия, 1988. — 314 с.
3. Соколов О. Г., Кацов К. Б. Железомарганцевые сплавы. — К.: Наукова думка, 1982. — 216 с.
4. Gavriljuk V.G., Bliznuk VV, Shanina B.D., Kolesnik S.P. Effect of silicon on atomic distribution and shape memory in Fe-Mn base alloys. (Влияние кремния на атомное распределение и память формы в сплавах на базе системы Fe-Mn) // Materials Science and Engineering A 406. — 2005. — Р. 1−10.
5. Мартенситное у ^ e преварщение в Fe-Mn-Si сплавах / А. А. Гуляев, В. З. Винтайкин, Е. Л. Свистунва // МиТОМ. — 1991. — № 8. — С. 8−10.
6. Ustinovshikov Y., Pushkarev B., Sapegina I. Phase separation in the Fe-Mn system. (Разделение фаз в системе Fe-Mn) // Journal of Alloys and Compounds. — 2005. — № 399. — Р. 160−165.
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ СЖИЖЕННЫМ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ © Медведева О. Н. *, Фролов В. О. *
Саратовский государственный технический университет, г. Саратов
В статье приводятся результаты технико-экономического анализа трех вариантов газоснабжения потребителей: сетевым природным газом, сжиженным природным газом и сжиженным углеводородным газом.
* Заместитель директора САДИ СарГТУ по научно-инновационной деятельности, доцент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция», кандидат технических наук, доцент
¦ Аспирант кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция»

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой