Мартенситное превращение в системах на основе cоставов Fe-Ni в сильных магнитных полях

Abstract

RUS: Цель работы. Установить причины аномально большого смещения мартенситной точки в некоторых сталях и сплавах железа в сильных импульсных магнитных полях при низких температурах. Методы исследований. Обобщение экспериментальных и теоретических исследований по влиянию сильных магнитных полей на мартенситное превращение в сталях и сплавах железа с учетом магнитного состояния аустенита и мартенсита. Полученные результаты. Получены распределения смещений мартенситной точки MS в различных экспериментах от содержания основного компонента – железа и температуры начала мартенситного    - превращения (мартенситной точки MS). Показано, что полученная зависимость MS(MS) в сильном магнитном поле при низких температурах распадается на две составляющие, одна из которых коррелирует с обобщенными уравнениями Клапейрона-Клаузиуса, а другая противоположна ей. Кроме того, установлено, что стали и сплавы с интенсивным    - превращением в магнитном поле имеют в своем составе не менее 72,5 % железа (масс.), которое при низких температурах в ГЦК-структуре является антиферромагнетиком. Научная новизна. Аномальная температурная зависимость распределения в сильном магнитном поле объяснена на основе квантовых представлений о магнитном взаимодействии атомов в системе Fe-Ni. Этот эффект связан с рядом других инварных эффектов, в частности, c аномально большими спонтанной и вынужденной магнитострикциями, сильной зависимостью результирующего обменного интеграла от межатомного расстояния. Обосновывается точка зрения, согласно которой в этих сталях и сплавах в магнитном поле    - переход происходит по типу «магнитного фазового перехода первого рода». Предполагается, что зарождение мартенситной фазы в магнитном поле происходит в локальных областях - фазы с дезориентированными атомными магнитными моментами (высокой сжимаемостью и повышенной вынужденной магнитострикцией). Практическая ценность. Полученные в работе сведения дают основания для объяснения кинетических особенностей преобразования аустенита в мартенсит в сталях и сплавах железа. UK: Мета роботи. Встановити причини аномально великого зміщення мартенситної точки в деяких сталях і стопах заліза в сильних імпульсних магнітних полях при низьких температурах. Методи досліджень. Узагальнення експериментальних і теоретичних досліджень впливу сильних магнітних полів на мартенситне перетворення в сталях і стопах заліза з врахуванням магнітного стану аустеніту. Отримані результати. Отримано розподіли зміщення мартенситної точки MS в різних експериментах від вмісту основного компонента – заліза і температури початку мартенситного    - перетворення (мартенситної точки MS). Показано, що отримана залежность MS(MS) в сильному магнітному полі при низьких температурах розпадається на дві складові, одна з яких корелює з узагальненими рівняннями Клапейрона-Клаузіуса, а інша протилежна до неї. Крім того, встановлено, що сталі і стопи з інтенсивним    - перетворенням у магнітному полі мають у своєму складі не менше 72,5 % заліза (мас), яке при низьких температурах в ГЦК- структурі є антиферомагнетиком. Наукова новизна. Аномальна температурна залежність розподілу MS(MS) в сильному магнітному полі пояснена на основі квантових уявлень про магнітну взаємодію атомів в системі Fe-Ni. Цей ефект пов ’язаний з рядом інших інварних ефектів, зокрема, з аномально великою спонтанною і вимушеною магнітострикціями, сильною залежністю результуючого обмінного інтегралу від міжатомної відстані. Обґрунтовується точка зору, згідно якої в цих стопах в магнітному полі   - перетворення відбувається по типу «магнітного фазового переходу першого роду». Припускається, що зародження мартенситної фази в магнітному полі відбувається в (на) локальних ділянках - фази з дезорієнтованими атомними магнітними моментами (з високим стисненням і підвищеною вимушеною магнітострикцією). Практична цінність. Отримані в роботі результати дають підстави для пояснення кінетичних особливостей перетворення аустеніту в мартенсит в сталях та стопах заліза. EN: Purpose of work. To ascertain the causes of the abnormally large displacement of the martensitic point in steels and iron alloys in strong pulsed magnetic fields at low temperatures. Research methods. Generalization of experimental and theoretical investigations of the strong magnetic field influence on the martensitic transformation in steels and iron alloys, taking into account the magnetic state of austenite. The obtained results. The distributions of the martensitic point displacement MS from the content of the main component - iron and the temperature of the martensitic   - transformation beginning (martensitic point MS) in different experiments are obtained. It is shown that the obtained temperature dependence MS(MS) in a strong magnetic field at low temperatures decomposes into two components, one of which correlates with the generalized Clapeyron-Clausius equations, and the other is opposite to it. In addition, it was found that steels and alloys with intense   - transformation in a magnetic field contain at least 72.5% iron (wt), which at low temperatures in the fcc structure is antiferromagnetic. Scientific novelty. The anomalous temperature dependence of the distribution MS(MS) in a strong magnetic field is explained on the basis of quantum representations of the magnetic interaction of atoms in the Fe-Ni system. This effect is associated with a number of other invar effects, in particular, with an abnormally large spontaneous and forced magnetostriction, a strong dependence of the resulting exchange integral on the interatomic distance. The point of view according to which in these alloys in a magnetic field   - transformation occurs by the type of “magnetic first kind phase transformation” is substantiated. It is assumed that the nucleation of the martensitic phase in a magnetic field occurs in (at) local regions of - phase with disoriented atomic magnetic moments (with high compression and increased forced magnetostriction). Practical value. The information obtained in this work provides grounds for explaining the kinetic features of the transformation of austenite into martensite in steels and iron alloys.