ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ КАК ЯВЛЕНИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ

Рецензенты:
Доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники Б. С. Ермаков
Доктор технических наук, профессор, профессор Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II В. И. Болобов

Структурные превращения, происходящие в металлах во время пластической деформации, рассмотрены с позиций теории самоорганизации в неравновесных системах, и для их описания использована интегрально-вероятностная функция – статистическая энтропия. Показано, что структура деформированного металла полностью соответствует условиям формирования и признакам диссипативных структур. С этих же позиций рассмотрены механизмы фазовых превращений, формирования структуры и свойств сплавов. Особое внимание уделено движущим силам мартенситного превращения. Поскольку данный тип превращений происходит по деформационному механизму сдвига, для их описания использовано условие пластичности Ишлинского. Это позволило рассчитать температуры превращения, сформулировать условия протекания мартенситных превращений не только в углеродистых сталях, но и в безуглеродистых сплавах, по-новому объяснить влияние напряжений и деформаций на смещение температур старта превращения, дать новую интерпретацию trip-эффекта в сталях с остаточным аустенитом. Рассмотрены локальные мартенситные превращения, происходящие в мартенситно-аустенитной составляющей структуры бейнитных и ферритно-бейнитных сталей, выяснены причины термической и деформационной стабильности остаточного аустенита и дана оценка возможности реализации trip-эффекта в трубных сталях для повышения их деформационной способности. При анализе упорядочения в сплавах как фазового превращения I или II рода, также использовано описание структуры при помощи статистической энтропии. Рассмотрены процессы разупорядочения и повышения энтропии системы при образовании сплава, характеризующиеся величиной энтропии смешения ΔSсм. Обратный процесс – упорядочение, происходящий при понижении температуры, сопровождается понижением энтропии на ту же величину. Изменение структуры системы вызывает изменение механических свойств сплава. Показано, что несмотря на возрастание внутренних напряжений вплоть до перехода сплава в хрупкое состояние, упорядочение является энергетически выгодным процессом из-за снижения объема системы или увеличения (по модулю) энергии межатомной связи. Процессы дисперсионного твердения при старении сплавов с ограниченной растворимостью легирующего элемента интерпретированы как локальное упорядочение, способствующее снижению общей энергии системы.