Полиморфных превращениях

Наиболее широко для сварки этих сталей применяют аусте-нитные сварочные материалы. В большинстве случаев в шве стремятся получить высоколегированную аустенитную хромоникеле-вую или хромоникелемарганцовистую сталь. Такой металл обладает высокой пластичностью и не претерпевает полиморфных превращений, т. е. сохраняет аустенитную структуру во всем диапазоне температур, вследствие этого растворимость водорода в шве с понижением температуры изменяется незначительно, а проницаемость его мала. Для механизированной сварки и изготовления стержней электродов в ГОСТ 2246—70 предусмотрены проволоки марок Св-08Х20Н9Г7Т и Св-08Х21Н10Г6, а в ГОСТ 10052—75 электроды типа ЭА-1Г6 и др. Электродные покрытия применяются вида Ф, а для механизированной сварки — основные флюсы, например 48-ОФ-6.

Ниобий и тантал-металлы, близкие по своим физическим свойствам, полиморфных превращений но имеют. Обладают особо высокой стойкостью при действии наиболее коррозионно-актив-ных веществ (жидких металлов-теплоносителей) и используются в отдельных конструкциях реакторов. Тантал применяют также в медицине, в хирургии; изготовленные из него стержни, скобки и тому подобные детали могут долгое время находиться в тканях человеческого тела, не вызывая в нем значительных восла-

Молибден, имеющий высокую температуру плавления, высокие значения механических свойств и модуля упругости, используют в виде листов небольшой толщины для отдельных элементов камер сгорания, турбокомпрессоров и т. п. В некоторых средах он имеет высокую коррозионную стойкость. Металл по имеет полиморфных превращений.

Почти все элементы (в том числе марганец, железо, никель, бериллий, свинец, ванадий, хром) не растворимы во всех модификациях плутония, и поэтому примеси этих элементов не влияют на температуру его полиморфных превращений.

Для металлов с пониженной свариваемостью характерно образование горячих или холодных трещин в шве и з. т. в. (рис. 5.48). Причины возникновения трещин: снижение прочности и пластичности как в процессе формирования сварного соединения, так и в по-слесварочный период вследствие особенностей агрегатного состояния, полиморфных превращений и насыщения газами; развитие сварочных деформаций и напряжений, вызывающих разрушение металла, если они превышают его пластичность и прочность.

Поскольку Fe имеет модификации, на левой ординате, кроме температуры плавления Fe 1539° С (точка А на диаграмме), отложены также температуры полиморфных превращений Fe 1392° С (точка N) и 911° С (точка G).

Это уравнение (8.19) носит название уравнения Клаузиуса — Клапейрона и имеет большое значение для изучения фазовых превращений — плавления, возгонки (сублимации), полиморфных превращений в твердом состоянии.

Диоксид кремния SiO2: &Н° — —910,9 кДж/моль (кварц); температура плавления ^=1983 К. Имеет шесть полиморфных превращений в зависимости от температуры и условий кристаллизации: а-, р-кварц»^ а.-, р-тридимит^ а-, р-кристобаллит *±. жидкость. При быстром охлаждении жидкого диоксида кремния получается кварцевое стекло. Шлаки с большим содержанием SiC>2 дают в изломе стекловидную структуру и обладают хорошими технологическими свойствами (формирование шва, отделяемость шлака). Диоксид кремния образует многочисленные соединения с участием оксидов металлов — соли. Солеобразование SiCh можно рассматривать как взаимодействие нейтральных молекул или как образование регулярного ионного раствора (см. п. 8.4), так как жидкий шлак проводит электрический ток и представляет собой электролит.

Процентные содержания мартенсита М и ферритоперлитной смеси ФП в зависимости от скорости охлаждения могут быть описаны уравнением Авраами, применяемым для приближенной оценки кинетики полиморфных превращений:

В эксперименте обнаружены полиморфные изменения в растянутых стальных образцах, развивающиеся как в «ядре», так и в наружной «оболочке», как следствие гетерофазного массопереноса, переноса энергии деформирования при развитии интенсивных полей напряжений сдвига, JJp"Uecc полиморфных превращений в наружной «оболочке» начинается уже при gz = 0,7ao,2-

В качестве наполнителя используют огнеупорные материалы, которые имеют одинаковый коэффициент термического расширения (КТР) с материалом оболочки, так как при различии в КТР возможно возникновение напряжений и трещин в оболочковой форме при ее прокаливании и заливке. Поэтому кварцевый песок менее эффективен, так как он имеет ряд полиморфных превращений, что сопровождается изменением объема (2,4 - 4,7%).

4. Григорович В. К. О полиморфных превращениях металлов в связи с их электронным строением. В сб. «Исследование сталей и сплавов», М., «Наука», 1964.

системы, является основным и при полиморфных превращениях и при

полиморфных превращениях, дадим далее.

ниц при полиморфных превращениях. Для титана при ОЦК^ГПУ

легировании, полиморфных превращениях, а также научились

Как правило, с ростом температуры наблюдается устойчивое и равномерное возрастание коэффициентов теплового расширения. Однако для некоторых материалов (например, горных пород) при фазовых переходах, полиморфных превращениях, химических реакциях и т.д., возникающих при нагреве, возможны другие температурные зависимости и даже уменьшение размеров образцов. Значения коэффициентов линейного теплового расширения для некоторых твердых материалов приведены в приложении. Для изотропных твердых материалов значение коэффициента объемного теплового расширения в 3 раза больше значения коэффициента линейного теплового расширения.

Различное поведение образцов технического и зонноочи-щенного железа при термоциклировании, возможно, связано с механизмом атомных переходов при полиморфных превращениях [106]. В соответствии сданными Д. С. Каме-нецкой и др. [ 111 ], в чистом железе, содержащем 10-б вес. % С, полиморфное превращение у ->- а при охлаждении образцов со скоростью 0,5—50 град/сек происходит сдвиговым механизмом при температурах, близких к равновесной — 910° С. В железе с 5 • 10~3 вес.% С в этих условиях возможна лишь неупорядоченная перестройка упаковки, а мартенситное превращение начинается лишь по достижении 540° С. Если предположить, что в монокристаллах железа прямое полиморфное превращение (у -> а) происходит в одной кристаллографической системе, а обратное (а-> у) — в другой, образец приобретет остаточное изменение размеров. Подобная ситуация складывается и в поликристаллическом образце, в котором имеется текстура роста. Обратное полиморфное превращение может совершаться и нормальным механизмом перестройки упаковки. Указанные предположения подтверждают и данные о формировании поверхностного рельефа при периодических нагревах и охлаждениях. Неупорядоченная перестройка решетки не сопровождается макроскопически неоднородной деформацией,'и

поверхность образца остается гладкой. В связи с обсуждаемым предположением рассмотрим опубликованные данные о структурных изменениях, происходящих в железе и его сплавах при многократных полиморфных превращениях.

Большое влияние на формоизменение при многократных полиморфных превращениях оказывает равномерность нагрева и охлаждения. При отсутствии фазовых превращений эффект температурных градиентов проявляется лишь тог-

Авторы работы [265], используя методы вакуумной металлографии, проследили за размерными и структурными изменениями железа по достижении конечных температур цикла. Образец нагревали пропусканием электротока, и по предварительно нанесенным отпечаткам микротвердомера оценивали изменение размеров различных участков неравномерно нагретого образца. В средней части образца, где температурные градиенты были невелики, наблюдалось различие в линейных изменениях, происходящих при нагреве и охлаждении. В участках с большими температурными градиентами это различие отсутствовало и относительные изменения длины при прямом и обратном полиморфных превращениях оказались близкими к объемному эффекту фазового перехода (примерно 1%). Девятикратное повторение нагрева и охлаждения не изменило характера необратимого формоизменения образцов. На основании данных о структурных изменениях, происходящих на разных этапах термоцикла, авторы работы [265] заключили, что различие размерных изменений при нагреве и охлаждении образцов связано с характером фазовой перекристаллизации. При нагреве средней части образца возникает много зародышей аустенита, которые растут с приблизительно одинаковой скоростью во всех направлениях. В этом случае изменение длины составляет примерно 1/3—2/3 объемного эффекта превращения. При повышении температуры кристаллы аустенита последовательно растут в участках, где существуют продольные температурные градиенты, и приобретают столбчатое строение. Последовательное распространение фронта фазовой перекристаллизации вдоль образца не сопровождается изменением его поперечного сечения, и изменение длины соответствует объемному эффекту полиморфного превращения. Поскольку при охлаждении новые кристаллы феррита не зарождаются, обратное полиморфное превращение происходит путем роста сохранившихся в холодной части образца кристаллов феррита. В результате последовательной перекристаллизации столбчатые кристаллы феррита прорастают в средней части образца, что не сопровождается изменением его поперечного сечения. Таким образом, необратимое формоизменение происходит лишь в средней части образца, где

Как указывалось, существенную роль при фазовых превращениях в металлах играют дефекты структуры. В связи с этим ^особый интерес представляет изучение полиморфных превращений в нитевидных кристаллах, имеющих, по-видимому, чрезвычайно низкую концентрацию структурных дефектов. В настоягдее время имеются экспериментальные данные о полиморфных превращениях в металлических нитевидных кристаллах кобальта [312, 342] и железа [340, 349].