Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni

На сплавах Co - (0 - 37)% мас. Ni изучена зависимость микротвердости от концентрации никеля и деформации сжатием на 10 - 60 %. Методами электронной микроскопии исследованы структурные и фазовые состояния, возникающие в этих сплавах при закалке, охлаждении и деформации. Сделан вывод о том, что повыше...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автор:	Лободюк, В.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2013
Назва видання:	Металлофизика и новейшие технологии
Теми:	Физика прочности и пластичности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104101
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni / В.А. Лободюк // Металлофизика и новейшие технологии. — 2013. — Т. 35, № 4. — С. 467-477. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104101
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1041012016-07-02T03:02:02Z Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni Лободюк, В.А. Физика прочности и пластичности На сплавах Co - (0 - 37)% мас. Ni изучена зависимость микротвердости от концентрации никеля и деформации сжатием на 10 - 60 %. Методами электронной микроскопии исследованы структурные и фазовые состояния, возникающие в этих сплавах при закалке, охлаждении и деформации. Сделан вывод о том, что повышенная пластичность в интервале мартенситного превращения обусловлена направленным образованием пластин ε'-фазы и дефектов упаковки. На сплавах Co—(0—37)% мас. Ni вивчено залежність мікротвердості від концентрації нікелю та деформації стиском на 10—60%. Методами електронної мікроскопії вивчено структурні та фазові стани, що виникають у цих сплавах при гартуванні, охолодженні та деформації. Зроблено висновок, що підвищена пластичність в інтервалі мартенситного перетворення обумовлена направленим утворенням пластин ε'-фази та дефектів пакування. Dependence of the microhardness of the Co—(0—37) wt. % Ni alloys on Ni concentration and 10—60% deformation by pressing is studied. The structural and phase states that appear during quenching, cooling and deformation are investigated using the electron microscopy methods. Conclusion is made that increase of plasticity in the martensitic transformation interval is caused by the directed growth of the martensitic plates of the ε'-phase and stacking faults. 2013 Article Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni / В.А. Лободюк // Металлофизика и новейшие технологии. — 2013. — Т. 35, № 4. — С. 467-477. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1024-1809 PACS numbers:61.72.Ff, 61.72.Nn,62.20.fq,81.30.Kf,81.40.Ef,81.40.Lm, 81.40.Vw http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104101 ru Металлофизика и новейшие технологии Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Физика прочности и пластичности Физика прочности и пластичности
spellingShingle	Физика прочности и пластичности Физика прочности и пластичности Лободюк, В.А. Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni Металлофизика и новейшие технологии
description	На сплавах Co - (0 - 37)% мас. Ni изучена зависимость микротвердости от концентрации никеля и деформации сжатием на 10 - 60 %. Методами электронной микроскопии исследованы структурные и фазовые состояния, возникающие в этих сплавах при закалке, охлаждении и деформации. Сделан вывод о том, что повышенная пластичность в интервале мартенситного превращения обусловлена направленным образованием пластин ε'-фазы и дефектов упаковки.
format	Article
author	Лободюк, В.А.
author_facet	Лободюк, В.А.
author_sort	Лободюк, В.А.
title	Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni
title_short	Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni
title_full	Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni
title_fullStr	Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni
title_full_unstemmed	Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni
title_sort	пластичность при мартенситном превращении в сплавах co—ni
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Физика прочности и пластичности
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104101
citation_txt	Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni / В.А. Лободюк // Металлофизика и новейшие технологии. — 2013. — Т. 35, № 4. — С. 467-477. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Металлофизика и новейшие технологии
work_keys_str_mv	AT lobodûkva plastičnostʹprimartensitnomprevraŝeniivsplavahconi
first_indexed	2025-07-07T14:50:59Z
last_indexed	2025-07-07T14:50:59Z
_version_	1837000148214874112
fulltext	467 PACS numbers:61.72.Ff, 61.72.Nn,62.20.fq,81.30.Kf,81.40.Ef,81.40.Lm, 81.40.Vw Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni В. А. Лободюк Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Акад. Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина На сплавах Co—(0—37)% мас. Ni изучена зависимость микротвёрдости от концентрации никеля и деформации сжатием на 10—60%. Методами элек- тронной микроскопии исследованы структурные и фазовые состояния, возникающие в этих сплавах при закалке, охлаждении и деформации. Сде- лан вывод о том, что повышенная пластичность в интервале мартенситного превращения обусловлена направленным образованием пластин -фазы и дефектов упаковки. На сплавах Co—(0—37)% мас. Ni вивчено залежність мікротвердості від кон- центрації нікелю та деформації стиском на 10—60%. Методами електронної мікроскопії вивчено структурні та фазові стани, що виникають у цих спла- вах при гартуванні, охолодженні та деформації. Зроблено висновок, що під- вищена пластичність в інтервалі мартенситного перетворення обумовлена направленим утворенням пластин -фази та дефектів пакування. Dependence of the microhardness of the Co—(0—37) wt. % Ni alloys on Ni con- centration and 10—60% deformation by pressing is studied. The structural and phase states that appear during quenching, cooling and deformation are inves- tigated using the electron microscopy methods. Conclusion is made that in- crease of plasticity in the martensitic transformation interval is caused by the directed growth of the martensitic plates of the -phase and stacking faults. Ключевые слова: сплавы, деформация, пластичность, микротвёрдость, микроструктура, мартенситное превращение, дефекты упаковки. (Получено 2февраля 2012 г.; окончат. вариант– 15 апреля 2013 г.) 1. ВВЕДЕНИЕ Мартенситное превращение в сплавах Co—Ni при охлаждении или приложении внешних напряжений протекает в области концентра- Металлофиз. новейшие технол. / Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2013, т. 35, № 4, сс. 467—477 Оттиски доступны непосредственно от издателя Фотокопирование разрешено только в соответствии с лицензией 2013 ИМФ (Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины) Напечатано в Украине. 468 В. А. ЛОБОДЮК ции (0—34)% мас. Ni [1]. Существует некоторая температура Т0 (температура равновесия двух фаз, исходной и мартенситной), вы- ше которой никакими деформациями или другими воздействиями невозможно вызвать мартенситное превращение (МП). Количество возникающей при нагружении мартенситной -фазы (ГПУ- решетка) зависит от температуры деформации. Если после прямого превращения прикладывать нагрузку выше Т0, это приведет к об- ратному переходу – образованию исходной -фазы (ГЦК-решетка). Деформация в кобальте и сплавах кобальт—никель под влиянием внешней нагрузки (напряжений) может протекать по двум меха- низмам: путем возникновения и перемещения дислокаций и дефек- тов упаковки или за счет направленного образования мартенситных кристаллов. Реализация того или иного механизма зависит от тем- пературы приложения нагрузки (выше или ниже Т0) и от концен- трации никеля в сплаве. В ряде работ на сплавах кобальта исследовали такие свойства, обусловленные МП, как эффект памяти формы и сверхупругость [2—5]. Степень восстановления исходной формы в сплавах Co—Ni не превышает 35% [2], а величина сверхупругости в сплавах Co—Ni—Al достигает 4—6% и зависит от вида деформации (сжатие или растя- жение) [4]. Такое сопровождающее МП явление, как повышенная пластичность в интервале перехода (сверхпластичность, пластич- ность превращения) не исследовалась и не рассматривалась. Пла- стичность превращения можно изучать по графикам растяжения — или по изменению механических свойств (например, микро- твердости) в интервале мартенситного превращения. В работе на кобальте и сплавах Co—Ni изучено изменение величи- ны микротвердости в зависимости от концентрации никеля и сте- пени деформации; методом электронной микроскопии исследованы микроструктурные особенности мартенситной фазы, образующейся в этих сплавах при охлаждении или при приложении внешней на- грузки. Сплавы Co—Ni выбраны в связи с тем, что как при мартен- ситном превращении, так и при пластической деформации исполь- зуется одна и та же система сдвига {111}<101>. Изменяя состав и температуру нагружения можно перейти от одного механизма де- формации (пластического) к другому (мартенситному), при кото- ром исходная плотноупакованная структура (ГЦК -фаза) пере- страивается в другую плотноупакованную структуру (гексагональ- ная -фаза), что приводит к изменению макроразмеров. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 2.1. Сплавы и использованные методики Исследования проведены на сплавах Co—Ni с концентрацией 19,6, ПЛАСТИЧНОСТЬ ПРИ МАРТЕНСИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СПЛАВАХ CO—NI 469 25,9, 29,4, 34,2, 37,0% мас. Ni. Выплавку производили в атмосфере аргона при небольшом избыточном давлении с последующим выли- вом в изложницу. Полученные сплавы гомогенизировали при 1000C в течение 10 часов. Измерения микротвердости проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 100 г при комнатной температуре на плоских образцах после закалки или деформации сжатием на 10—60%. Во всех сплавах, кроме Co—37,0% мас. Ni, при охлажде- нии происходит обратимое   -превращение, что подтверждает- ся рентгенографическими данными. Микроструктурные и микро- дифракционные исследования проведены на электронном микро- скопе ЭМ-200 при ускоряющем напряжении 100 кВ. 2.2. Влияние концентрации никеля и деформации на микротвердость Использованные сплавы отличаются характеристическими темпе- ратурами мартенситного перехода, что обуславливает различный фазовый состав при температуре исследования (20C) и разное ко- личество образующейся при этой температуре -фазы. Были полу- чены зависимости микротвердости Н от концентрации Ni и от сте- пени деформации для сплавов с различным содержанием Ni. На рисунке 1 приведены такие зависимости Н от концентрации Ni для закаленных (кривая 1) и деформированных на 10—60% (кри- вые 2—6) образцов. Самую низкую микротвердость после закалки имеет сплав с 37% мас. Ni. При уменьшении содержания Ni до Рис. 1. Зависимость микротвердости Н от концентрации никеля в зака- ленных и деформированных сплавах Co—Ni (1 – закалка, Т  20С; дефор- мация: 2 – 10%, 3 – 20%, 4 – 30%, 5 – 40%, 6 – 60%). 470 В. А. ЛОБОДЮК 34% мас. микротвердость немного растет. Резкое увеличение Н происходит в сплаве с 29,4% мас. Ni и при дальнейшем понижении содержания Ni микротвердость продолжает расти. Такая зависи- мость микротвердости от концентрации никеля имеет достаточно простое объяснение. Как показали рентгенографические исследо- вания, фазовый состав использованных для измерений микротвер- дости сплавов при комнатной температуре значительно различает- ся. В сплавах с концентрацией 37,0 и 34,2% мас. Ni при 20C на- блюдается только -фаза. При уменьшении содержания Ni до 30% мас. уже при комнатной температуре начинает возникать мар- тенситная -фаза; ее количество при температуре измерения тем больше, чем меньше концентрация никеля в сплаве. Мартенситная фаза всегда имеет более высокую твердость, чем исходная, что обу- словлено образованием в процессе превращения различных дефек- тов. Это и объясняет наблюдающуюся зависимость микротвердости от содержания Ni в сплаве, то есть от его фазового состава. Существенные изменения в зависимостях микротвердости от концентрации никеля происходят в деформированных образцах (рис. 1, кривые 2—6). После деформации на 10% при уменьшении содержания Ni сначала происходит падение Н, особенно резкое в сплаве с 34,2% мас., и только затем наблюдается рост микротвердо- сти. Такое изменение микротвердости в сплаве с 34,2% мас. может быть обусловлено течением в результате направленного образова- ния пластин -фазы в процессе нагружения индентором. В деформированных на 20, 30 и 40% образцах в интервале кон- центраций (37—20)% мас. Ni сначала происходит рост микротвер- дости, а при дальнейшем уменьшении содержания никеля некото- рое падение Н, особенно заметное при концентрации никеля, меньше 19% мас. После деформации на 60% наибольшая микро- твердость наблюдается в сплаве Co—37% мас. Ni. Начиная с 29,4% мас. Ni, микротвердость после деформации на 40 и 60% практиче- ски не зависит от содержания никеля в сплаве. Таким образом, только в закаленных образцах наблюдается за- метная зависимость микротвердости от содержания никеля в спла- ве. В деформированных на 30—60% образцах сплавов Co—Ni при концентрациях меньше 30% мас. Со такая зависимость практиче- ски отсутствует, что связано с особенностями их фазового состава после нагружения и последующего измерения Н. На рисунке 2 приведены зависимости микротвердости от степени деформации для Co и сплавов Co—Ni с различной концентрацией никеля. Такие зависимости позволяют более ясно представить про- цессы, происходящие в этих сплавах при предварительной дефор- мации закаленных сплавов и при измерениях микротвердости. Как видно из графиков, только для чистого Со на зависимости Н от сте- пени деформации наблюдается минимум после предварительной деформации на 20%, обусловленный, как показали проведенные ПЛАСТИЧНОСТЬ ПРИ МАРТЕНСИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СПЛАВАХ CO—NI 471 электронномикроскопические исследования (о которых будет ска- зано ниже), образованием в процессе измерения микротвердости дополнительного количества мартенситной -фазы и дефектов упа- ковки. В сплавах Co—Ni при увеличении степени деформации про- исходит только повышение микротвердости, что обусловлено изме- нением дефектной структуры в процессе нагружения – ростом плотности дислокаций и некоторым увеличением количества мар- тенситной фазы. Для сплавов с содержанием 34,2 или 37,0% мас. Ni на зависимостях Н от степени деформации после начального резкого повышения микротвердости наблюдается небольшое гори- зонтальное плато, обусловленное образованием некоторого количе- ства дефектов упаковки и пластин мартенситной фазы, за которым опять следует рост Н. 2.3. Структурные и фазовые состояния, возникающие при закалке и последующей деформации В кобальте и сплавах Co—(19—37)% мас. Ni при закалки и/или после охлаждения до 196C возникают различные фазовые и структур- ные состояния, определяемые концентрацией никеля. Как показа- ли рентгенографические исследования, в зависимости от содержа- Рис. 2. Зависимость микротвердости Н от степени деформации: 1 – Со, 2 – Co—19,6% мас. Ni, 3 – Co—25,9% мас. Ni, 4 – Co—29,4% мас. Ni, 5 – Co—34,2% мас. Ni, 6 – Co—37,0%мас. Ni. 472 В. А. ЛОБОДЮК ния никеля и температуры эти сплавы могут находиться в однофаз- ном (ГЦК) или двухфазном (ГЦК  ГПУ) состоянии. При содержа- нии 37,0% мас. Ni исходная фаза практически не переходит в мар- тенситную фазу ни при охлаждении до 196C, ни при деформации. В сплаве с 34,2% мас. Ni ГЦК-фаза сохраняется при комнатной температуре, а при дальнейшем понижении температуры образует- ся некоторое количество мартенситной фазы. В сплавах с концен- трацией никеля меньше 30% мас. при 20C присутствуют обе фазы, исходная  и мартенситная . Объемная доля этих фаз зависит от состава. Однако ни при охлаждении, ни при деформации исходная фаза не переходит полностью в мартенситную, всегда сохраняется некоторое количество ГЦК-фазы. При нагреве мартенситная фаза полностью превращается в исходную фазу. Однако ее субструктура изменяется – значительно повышается плотность дислокаций по сравнению с состоянием до МП. В сплавах Co—Ni при уменьшении концентрации никеля энергия дефекта упаковки (ДУ) исходной фазы понижается и при комнат- ной температуре наименьшая энергия ДУ наблюдается в сплаве с 30% мас. Ni с температурой начала мартенситного превращения Мн вблизи 20C [6]. Минимум энергии дефектов упаковки для каждого состава наблюдается при температуре равновесия Т0. Выше и ниже температуры равновесия энергия ДУ в обеих фазах, исходной и мартенситной, растет при изменении температуры. Такая зависи- мость от энергии ДУ (ЭДУ) накладывает определенные особенности на структурное состояние и деформационное поведение при нагру- жении. Электронномикроскопические исследования структурных со- стояний проведены на закаленных и деформированных при 20C сплавах Co—(19,6—37,0)% мас. Ni. В сплавах с 37,0% мас. Ni после охлаждения до 20C видны вытянутые дислокации, дислокацион- ные диполи и петли. Такая микроструктура свидетельствует о высо- кой ЭДУ в этом сплаве. В сплавах с концентрацией никеля меньше 34% мас. Ni наблюдаются характерный полосчатый контраст от ДУ и тяжи в направлении [001]ГПУ на микродифракционных картинах, а также скопления дислокаций, возникших, по-видимому, под влия- нием закалочных напряжений. Дефекты упаковки, как показал од- ноповерхностный анализ, расположены в плоскостях типа 111. При уменьшении содержания никеля количество растянутых тройных узлов растет, плотность ДУ повышается и частичные дис- локации, образующие ДУ, расходятся на большие (103—104 нм) рас- стояния. При 20C -фаза появляется только в сплавах с концен- трацией Ni меньше 30% мас., ее количество растет с увеличением содержания Co в сплаве. Однако и в чистом кобальте исходная - фаза полностью не переходит в -фазу. Как показали электронномикроскопические исследования, в ПЛАСТИЧНОСТЬ ПРИ МАРТЕНСИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СПЛАВАХ CO—NI 473 сплаве Со—37,0% мас. Ni при охлаждении до 196C дефекты упа- ковки образуются редко. При содержании 34,2% мас. Ni их коли- чество по сравнению с комнатной температурой незначительно уве- личивается, растет число дислокационных скоплений, обнаружи- ваются пластинки -фазы. В сплаве Со—29,4% мас. Ni при охлаж- дении ниже комнатной температуры происходит дополнительное   -превращение, увеличивается плотность ДУ и количество мартенситных пластин (рис. 3, а). Дефекты упаковки могут возни- кать вдоль трех направлений и расположены, как обычно, в плос- костях {111}. Образующиеся мартенситные кристаллы имеют ров- ные межфазные границы, которые не искажаются даже при их взаимодействии друг с другом. Выбранные для исследования сплавы имеют различную темпера- туру начала мартенситного превращения и при комнатной темпера- туре находятся в различных фазовых состояниях. Это позволяет при нагружении при 20C перейти от деформации скольжением (в сплавах с 37,0 и 34,2% мас. Ni) к деформации по мартенситному механизму (в Co и сплавах с 19,6, 25,9, 29,4% мас. Ni). Рассмотрим структурные и фазовые изменения, происходящие в сплавах Со—Ni при нагружении. Деформация цилиндрических образцов сплавов Со—37,0% мас. Ni на 10 и 20% приводит к образованию скоплений дислокаций и появлению ячеистой дислокационной структуры. Но, все же, ино- гда можно обнаружить короткие ДУ (рис. 3, б) и мартенситные пла- стинки. В сплаве Со—34,2% мас. Ni деформация на 10—20% приводит к повышению плотности дислокаций и росту количества ДУ и пла- а б Рис. 3. Характерные микроструктуры в сплавах Co—Ni: 29,4% мас. Ni, ох- лаждение 196С (а); 37,0%мас. Ni, деформация 10% (б). 474 В. А. ЛОБОДЮК стин мартенситной фазы. Дислокации распределяются более одно- родно. Возникающие под влиянием нагружения мартенситные пластины содержат высокую плотность дислокаций, а в участках исходной фазы между пластинами количество дислокаций незна- чительно. Мартенситные пластины часто возникают пакетами и имеют ровные границы. При деформации 10% из четырех возмож- ных плоскостей (типа {111}), по которым могут возникать ДУ и мартенситные пластины, обычно реализуются одна или две. Повышение степени деформации до 20—30% образцов сплава Со— 34,2% мас. Ni приводит к увеличению количества ДУ и мартенсит- ных пластин, а также к значительному росту плотности дислока- ций в исходной и мартенситной фазах. Обычно ДУ тормозятся ско- плениями дислокаций и границами мартенситных пластин. Размер -кристаллов уменьшается, их границы искривлены. В сплавах Со—29,4% мас. Ni деформация на 10% приводит к рос- ту количества -фазы по сравнению с состоянием после охлаждения до 196C. Однако плотность ДУ практически не изменяется. Мар- тенситные пластины имеют ровные границы и часто образуются пакетами. Плотность дислокаций в кристаллах мартенсита высо- кая, а в соседних участках -фазы незначительная. В отличие от сплавов с более высоким содержанием никеля при концентрации 29,4% мас. Ni ячеистая структура не наблюдается, что свидетель- ствует о низком значении энергии ДУ. Как и при охлаждении, ДУ образуются в плоскостях {111}. 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Пластическая деформация и деформация по мартенситному меха- низму в сплавах Со—Ni имеют некоторые общие черты. Это связано с тем, что в ГЦК-сплавах с низкой энергией дефектов упаковки пла- стическая деформация происходит путем образования дислокаций и расщепления полных дислокаций на частичные с возникновени- ем ДУ по плоскостям {111}. Мартенситное превращение из ГЦК- структуры в гексагональную плотноупакованную протекает сле- дующим образом: в ГЦК-упаковке типа АВСАВС сдвигается каж- дый третий слой атомов на 16<112> в плоскости {111} (то есть обра- зуется дефект упаковки) и трехслойная упаковка переходит в двух- слойную АВАВ – возникает гексагональная плотноупакованная структура. Такая перестройка происходит в сплавах Co—(0— 34)% мас. Ni при   -превращении, протекающим при охлажде- нии. ГЦК  ГПУ-переход в этих сплавах может происходить и при приложении напряжений ниже температуры равновесия двух фаз Т0. Нагружение выше Т0 не вызывает МП, однако могут возникать дефекты упаковки, количество которых зависит от энергии ДУ в конкретном сплаве и от температуры. ПЛАСТИЧНОСТЬ ПРИ МАРТЕНСИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СПЛАВАХ CO—NI 475 Таким образом, при приложении напряжений выше Т0 измене- ние размеров происходит по обычному механизму пластической деформации с образованием дислокаций и дефектов упаковки, а ниже Т0 деформация протекает по мартенситному механизму. Де- формируя образцы сплавов Со—Ni при разных температурах, можно постепенно перейти от одного механизма деформации к другому. Это же можно сделать и при нагружении при одной и той же темпе- ратуре, например, комнатной, образцов сплавов с разной концен- трацией никеля, то есть с различной Т0 и различной температурой начала МП. Наряду с общими характерными чертами двух механизмов де- формации (расщепление полных дислокаций на частичные и обра- зование дефектов упаковки) наблюдаются и определенные разли- чия, обусловленные разной энергией ДУ в этих сплавах. Так, в Со— 37,0% мас. Ni деформация не приводит к образованию существен- ного количества ДУ и мартенситная фаза при охлаждении не воз- никает. Уже при небольших деформациях в этом сплаве видны признаки дислокационной ячеистой структуры. При повышении степени деформации ячеистая структура становится более четкой, уменьшается размер ячеек. В сплаве Со—29,4% мас. Ni деформация приводит к повышению плотности ДУ и росту количества пластин -фазы. Однако существует некоторый предел плотности ДУ, обу- словленный величиной энергии дефектов упаковки. Особенно это существенно в сплавах с более высокой ЭДУ. Необходимо также от- метить, что исходная ГЦК-фаза не переходит полностью в мартен- ситную ГПУ-фазу ни при охлаждении до 196C, ни при деформа- ции как в Со, так и в сплавах Со—Ni. В процессе измерения микро- твердости могут образовываться дефекты упаковки и протекать до- полнительное мартенситное превращение, что обуславливает неко- торое течение материала и понижение микротвердости. Можно сопоставить зависимости микротвердости в сплавах Со— Ni от концентрации и степени деформации с соответствующими структурными и фазовыми изменениями. После закалки по мере уменьшения концентрации никеля наблюдается повышение плот- ности ДУ и увеличение расстояний, на которые расходятся частич- ные дислокации, что соответствует понижению энергии ДУ. Начи- ная с концентрации 30,0% мас. Ni, уже при комнатной температуре появляется мартенситная фаза. Этому соответствует подъем на графике зависимости микротвердости от концентрации Ni (рис. 1). Максимальное количество -фазы образуется в чистом Со. Дефор- мация на 10% приводит к появлению дефектов упаковки. Их коли- чество растет при уменьшении концентрации Ni в сплаве. При об- разовании дефектов упаковки идет скольжение по одной системе плоскостей 111 и одновременно начинается мартенситное пре- вращении, что приводит к падению микротвердости. Такое падение 476 В. А. ЛОБОДЮК Н обусловлено дополнительным направленным образованием мар- тенситных пластин под влиянием приложенной при измерениях Н нагрузки (пластичность превращения). Минимум H соответствует составу Со—33,0% мас. Ni, в котором при измерениях наиболее ин- тенсивно протекает МП. При дальнейшем уменьшении концентра- ции никеля количество -фазы растет и микротвердость, соответст- венно, повышается. В сплавах с 30,0% мас. Ni и меньше рост Н за- медляется, что связано с незначительным приростом количества мартенситной фазы. При деформации на 10% плотность дислока- ций повышается незначительно, количество дислокационных сплетений также невелико. Поля их напряжений еще не препятст- вуют расщеплению полных дислокаций на частичные и образова- нию ДУ. При повышении степени деформации до 20% количество дисло- кационных сплетений растет, поля напряжений тормозят расщеп- ление дислокаций и их последующее перемещение. Это приводит к тому, что количество ДУ, возникших в сплаве Со—37,0% мас. Ni при такой деформации, увеличивается незначительно. Твердость не изменяется при уменьшении содержания никеля до 34,0% мас. При понижении концентрации никеля деформация на 20% вы- зывает повышение количества пластин мартенсита и, соответст- венно, рост микротвердости. Дальнейшее увеличение степени де- формации вызывает значительный рост числа дислокационных сплетений, их поля напряжений препятствуют расщеплению пол- ных дислокаций на частичные. Это приводит к повышению микро- твердости в сплавах, содержащих более 30% мас. Ni. При меньших концентрациях никеля после таких деформаций микротвердость почти не изменяется, что может быть обусловлено возникновением практически одинакового количества мартенсита и дислокаций в этих сплавах. Деформация на 60% больше упрочняет ГЦК-, чем ГПУ-фазу. Этим объясняется кривая 6 на рис. 2. Таким образом, можно заключить, что минимум на кривой 1 на рис. 2 после деформации на 20% обусловлен образованием пластин -фазы в процессе измерения микротвердости. 4. ВЫВОДЫ 1. Минимумы на графиках зависимости микротвердости от концен- трации никеля в Со и сплавах Со—Ni и деформации обусловлены по- вышенной пластичностью, возникающей в результате направлен- ного образования пластин мартенситной -фазы под влиянием на- грузки индентора. 2. В исследованных сплавах Со—Ni и чистом Co плотность ДУ имеет некоторый предел. Ни деформацией, ни охлаждением до темпера- туры 196C нельзя получить плотность ДУ выше этого предела. ПЛАСТИЧНОСТЬ ПРИ МАРТЕНСИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СПЛАВАХ CO—NI 477 Объем возникающей при таких обработках -фазы также ограни- чен. Полностью перевести исходную -фазу в мартенситную  не удается. При обратном превращении мартенситная -фаза перехо- дит в исходную -фазу, в которой повышается плотность дислока- ций. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. J. B. Hess and C. S. Barrett, Trans. AIME, 194: 645 (1952). 2. О. П. Грищенко, В. А. Лободюк, Металлофиз. новейшие технол., 22: № 6: 66 (2000). 3. H. E. Karaca, I. Karaman, Y. I. Chumlyakov, D. C. Lagoudas, and Х. Zhang, Scr. Mater., 51: 261 (2003). 4. R. F. Hamilton, H. Sehitoglu, С. Efstathiou, H. J. Maier, Y. I. Chumlyakov, and X. Y. Zhang, Acta Mater., 54: 599 (2006). 5. Y. Liu, Н. Yang, G. Tan, S. Miyazaki, В. Jiang, and Y. Liu, J. Alloys Compd., 368: 183 (2004). 6. Т. Ericsson, Acta Met., 14: 865 (1966).

Пластичность при мартенситном превращении в сплавах Co—Ni

Репозитарії

Схожі ресурси