МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ
полиморфное
превращение (см. Полиморфизм), при к-ром изменение взаимного расположения
составляющих кристалл атомов (или молекул) происходит путём их упорядоченного
перемещения, причём относит, смещения соседних атомов малы по сравнению
с междуатомным расстоянием. Перестройка кристаллич. решётки в микрообластях
обычно сводится к деформации её ячейки, и конечная фаза М. п. может рассматриваться
как однородно деформированная исходная фаза. Величина деформации мала (
1-10%) и соответственно мал, по сравнению с энергией связи в кристалле,
энергетич. барьер, препятствующий однородному переходу исходной фазы в
конечную. Необходимое условие М. п., к-рое развивается путём образования
и роста областей более стабильной фазы в метастабильной,- сохранение упорядоченного
контакта между фазами. Упорядоченное строение межфазных границ при малости
барьера для однородного фазового перехода обеспечивает их малую энергию
и высокую подвижность. Как следствие, избыточная энергия, необходимая для
зарождения кристаллов новой фазы (мартенситных кристаллов), мала и при
нек-ром отклонении от равновесия фаз становится сопоставимой с энергией
дефектов, присутствующих в исходной фазе. Поэтому зарождение мартенситных
кристаллов происходит с большой скоростью и может не требовать тепловых
флюктуации. Вследствие воздействия образовавшейся фазы на исходную фазу
энергетич. барьер для перемещения границы фаз существенно меньше, чем для
однородного перехода; при небольших отклонениях от равновесия он исчезает
- кристалл растёт со скоростью порядка звуковой и без тепловой активации
(превращение возможно при темп-рах, близких к абс. нулю).
Существ, роль при М. п. играют внутр. напряжения,
возникающие из-за упругого приспособления кристаллич. решёток, сопрягающихся
по границам фаз. Поля упругих напряжений приводят к смещению точки равновесия
взаимодействующих фаз относительно положения истинного термодинамич. равновесия
для изолированных, неискажённых фаз; соответственно, темп-pa начала М.
п. может значительно отличаться от температуры истинного равновесия. Стремление
к минимуму упругой энергии напряжений определяет морфологию, внутр. структуру
и взаимное расположение мартенситных кристаллов. Новая фаза образуется
в форме тонких пластинок, определённым образом ориентированных относительно
кристаллографич. осей. Пластинки, как правило, не являются монокристаллами,
а представляют собой пакеты плоскопараллельных доменов - областей новой
фразы, различающихся ориентировкой кристаллич. решётки (двойники). Интерференция
полей напряжений от различных доменов приводит к их частичному уничтожению.
Дальнейшее уменьшение упругих полей достигается образованием ансамблей
из закономерно расположенных пластин. Т. о. в результате М. п. образуется
поликристаллич. фаза со своеобразным иерархическим порядком (ансамбли -
пластины - домены) в расположении структурных составляющих.
Рост внутр. напряжений в процессе М. п.
в определённых условиях приводит к установлению двухфазного термоупругого
равновесия, к-рое обратимо смещается при изменении внешних условий: под
действием механич.. нагрузок или при изменении темп-ры размеры отдельных
кристаллов и их число изменяются. Представленная картина, к-рой достаточно
полно отвечают М. п. в сплавах цветных металлов, обычно в той или иной
мере искажена процессами пластич. релаксации - рождением и перемещением
дислокаций. Релаксация внутренних напряжений делает М. п. существенно необратимыми,
между прямым и обратным превращением возникает значит, гистерезис. "Оседание"
дислокаций на межфазных границах уменьшает их подвижность и увеличивает
их энергию, соответственно растёт барьер для зарождения. Чем больше степень
релаксации, тем при меньших отклонениях от точки истинного равновесия фаз
может проходить превращение, но тем меньше его скорость и менее отчётливо
проявляется закономерный характер продуктов превращения. В одном и том
же материале, в зависимости от степени отклонения от точки истинного равновесия
фаз и скорости релаксации, наблюдаются кинетически и структурно различные
варианты превращения (быстрые "атер-мические" М. п., изотермические М.
п., "нормальные", по кинетике подобные кристаллизации).
М. п. обнаружены во многих кристаллич.
материалах: чистых металлах, многочисл. сплавах, ионных, ковалентных и
молекулярных кристаллах. Наиболее полно изучены М. п. в сплавах на основе
железа, в частности в связи с закалкой стали (см. Мартенсит).
Большие
перспективы практич. применения имеют возможность большого обратимого формоизменения
при М. п. (напр., создание "сверхупругих" сплавов и изделий, восстанавливающих
первонач. форму при нагреве после пластич. деформации - "эффект памяти"),
а также связь М. п. с появлением сверхпроводящих свойств в нек-рых металлах.
М. п. (часто в сочетании с диффузионным перераспределением компонентов
и изменением атомного порядка) составляют основу много-числ. структурных
превращений, благодаря к-рым с помощью термич. и механич. обработки осуществляется
направленное изменение свойств кристаллич. материалов. Значительный вклад
в изучение М. п. внесли работы сов. учёных (Г. В. Курдюмов и его
школа).
Лит.: Курдюмов Г. В., Явления закалки
и отпуска стали, М., 1960; Физическое металловедение, под ред. Р. Кана,
вып. 2, М., 1968; Несовершенства кристаллического строения и мартенситные
превращения, Сб. ст., М., 1972, А, Л. Ройтбурд.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я