Метастабильных состояний

В ряде случаев, когда стоимость материала изделия имеет определяющее значение, для обеспечения высокой трещиностойкости предпочтительно использовать термомеханическую обработку и обработку на сверхмелкое зерно традиционных легированных сталей вместо мартенситно-стареющих. Метастабильные аустенитные стали, способные упрочняться в результате мартенситного у-а-превращения, протекающего в процессе пластической деформации аустенита, представляют собой новый класс конструкционных сталей с уникальным, недостижимым для других материалов сочетанием прочности и вязкости.

в) метастабильные аустенитные стали (трип-стали).

Метастабильные аустенитные высокопрочные стали повышенной пластичности получили название трип-сталей (TRIP — Transformation Induced Plasticity) или ПНП-сталей (ПНП — пластичность, наведенная превращением). Стали этого класса ЗОХ9Н8М4Г2С2, 25Н25М4П (приведен ориентировочный марочный состав) и другие содержат 0,2—0,3% С, 8—10% Сг, 8—25% Ni, 2—6%Мо, 1—2,5% Мп, до 2% Si. После закалки с 1000—1100 °С в этих сталях фиксируется устойчивая аустенитная структура, так как точка начала мартенситного превращения М„ лежит в области отрицательных температур. В процессе последующей пластической деформации (степень обжатия 50—80%), проводимой при 450—600 °С (ниже температуры рекристаллизации), происходит наклеп аустенита, а также его обеднение углеродом и легирующими элементами за счет выделения карбидов (дисперсионное упрочнение). Вследствие этого повышаются температуры Мн и Мд (температура начала образования мартенсита деформации), причем последняя превышает 20 "С. Поэтому в процессе охлаждения аустенит становится метаста-бильным и при повторной деформации претерпевает мартенситное превращение.

Высокопрочные стали. Новейшая техника предъявляет высокие требования к прочности стали (предел прочности доходит до 1500-2500 МПа). При этом данные стали должны иметь достаточную пластичность и вязкость. Этим требованиям удовлетворяют среднеуглеродистые комплексно-легированные стали, мартенситно-старею-щие стали, метастабильные аустенитные стали.

3 Метастабильные аустенитные стали

Высокая способность марганцевого аустенита к де формационному упрочнению использована при разработ ке хромомарганцевых нестабильных аустенитных сталей с высокой кавитационной стойкостью И Н Богачев с сотрудниками показали, что наибольшим сопротивлением кавитационному воздействию обладают метастабильные аустенитные стали на хромомарганцевой основе, которые под влиянием внешней нагрузки претерпевают мартенсит ное превращение

По кавитационной стойкости метастабильные аустенитные стали значительно превосходят сталь 12Х18Н10Т. Аналогичная зависимость характерна и для стойкости при гидроабразивном изнашивании (табл. 5.98).

Кавитационно-стойкие метастабильные аустенитные стали используют для изготовления литых деталей гидромашин (лопасти гидротурбин и гидронасосов, судовых гребных винтов) и других деталей, работающих в условиях изнашивания при кавитации. Из них изготавливают электроды для защитной облицовки или наплавки деталей из углеродистых сталей.

MAC — метастабильные аустенитные стали;

Метастабильные аустенитные стали

Высокопрочные метастабильные аустенитные стали с пластичностью, наведенной превращением, в отечественной литературе получили название ПНП-сталей (пластичность, наведенная превращением), а в зарубежной литературе — трип-сталей (TRIP — Transformation Induced Plasticity).

ФОСФОРЕСЦЕНЦИЯ (от фосфор и лат. -escent - суффикс, означающий слабое действие) - люминесценция, продолжающаяся (в отличие от флуоресценции) значит, время после прекращения возбуждения (обычно от неск. мкс до неск. суток). Наблюдается у кристаллофосфоров, органич. люминофоров и жидкостей. Происходит при квантовых переходах из электронных метастабильных состояний в нормальное (основное). ФОСФОРИТЫ - осадочные горные породы, насыщенные фосфатами (гл. обр. апатитом) и содержащие 5-40% РгОз, а также примеси кварца, халцедона, карбонатов, глауконита, глинистых минералов и т.д. Часто образуют конкреции и др. скопления. Входят в состав фосфатных руд. Ф.~ сырьё для получения фосфора, его соединений и фосфорных удобрений. ФОТ [от греч. phos (photos) - свет] -устар. внесистемная единица освещённости. Обозначение - ф. 1 ф = = 104 лк.

при полном отсутствии инородных центров парообразования для каждой жидкости существует свое предельное значение перегрева, которым определяется граница ее метастабильных состояний. При перегреве, равном предельному, однофазное состояние становится невозможным, так как при этом в самой жидкости появляются собственные неоднородности флук'туационного происхождения, являющиеся центрами парообразования.

Интересным примером формирования таких метастабильных состояний является ИПД высокоуглеродистой стали У12 [66]. Исследованная сталь У12 находилась в нормализованном состоянии (рис. l.lOa), имела перлитную структуру, а также содержала избы-

Рассмотрим теперь применение интенсивной пластической деформации к сплавам, где возможно достижение даже более высокой прочности вследствие формирования наряду с наноструктурой метастабильных состояний и последующего старения.

место два подхода [3] к оценке верхней границы области — кинетический и термодинамический. Кинетическая теория гомогенной нуклеации основывается на рассмотрении микрогетерогенной системы. Для квазистатических переходов, представляющих интерес с точки зрения оценки верхней границы метастабильных состояний, записываются термодинамические соотношения, описывающие спи-нодаль, которой и определяется верхняя температурная граница области устойчивого охлаждения поверхности нагрева жидкостью.

превращение, проходящее через ряд метастабильных состояний, гидрид-ное превращение, изотермические мартенситные превращения и замедленный эвтектоидный распад.

Равновесное состояние соответствует минимальному значению энергии Гиббса. Это состояние может быть достигнуто только при очень малых скоростях охлаждения или длительном нагреве. В связи с этим рассмотрение диаграмм состояния позволяет определить фазовые превращения в условиях очень медленного охлаждения или нагрева. Истинное равновесие в практических условиях достигается редко. В подавляющем числе случаев сплавы находятся в метастабильном состоянии, т. е. в таком состоянии, когда они обладают ограниченной устойчивостью и под влиянием внешних факторов переходят в другие более устойчивые состояния, так как их энергия Гиббса больше минимальной. Для целей практики важно, что метастабильные состояния нередко сообщают сплавам высокие механические или другие свойства. В этом случае металловедение должно установить природу метастабильных состояний, обеспечивающих оптимальный комплекс свойств, и разработать режимы термической или какой-либо другой обработки, позволяющей получить эти неравновесные состояния. Исходным положением при решении этих задач является знание диаграмм фазового равновесия.

Физическая природа указанной структурной релаксации обусловлена возникновением для гетеровалентного дефекта набора метастабильных состояний [78].

Металлические стекла — метастабильные системы, которые кристаллизуются при нагревании до температуры, равной примерно 1/2 *т-Нагрев, когда подвижность атомов возрастает, постепенно приводит аморфный сплав через ряд метастабильных состояний в стабильное кристаллическое состояние. Многие металлические стекла испытывают структурную релаксацию уже при температуре чуть выше комнатной. Наложение деформирующего напряжения усиливает диффузионную подвижность и связанную с ней структурную перестройку сплавов.

Такой механизм объясняется известным правилом ступеней, согласно которому фазовое превращение может протекать путем серии переходов, приводящих к возникновению метастабильных состояний с промежуточными значениями свободной энергии. При этом в соответствии с законом о конкурирующих возможностях превращения реакция всегда должна развиваться за счет процессов с самой низкой энергией активации. Это приводит к тому, что в первую очередь реализуется такое состояние, приближение к которому происходит с наибольшей скоростью. Естественно) что таким состоянием является малоуглеродистый аустенит, для образования которого не требуется значительного перераспределения углерода, и в то же время имеет место накоторый выигрыш в свободной энергии (см. рис. 3).

При традиционном подходе рассматривают всего два канала перехода системы из лабильного состояния, это — плавление (аморфизация) и кристаллизация, т.е. на языке энергетического спектра рассматриваются лишь два уровня термодинамического потенциала: Фк и Фа. На самом же деле при наличии внешнего поля может существовать целый спектр метастабильных состояний. Поэтому возбужденная система из лабильного состояния может переходить в равновесное (с учетом внешнего поля) по нескольким каналам. Этот переход обусловливает появление в системе большого числа метастабильных фаз с свойственными только им функциями распределения.