Мартенситное превращение как аналог детонационного процесса

М.И. Алымов1, В.С. Трофимов1, Е.В. Петров1
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук, ул. Академика Осипьяна, 8., г. Черноголовка, 142432, Россия
Аннотация
В работе рассматривается волновая модель протекающего в стали превращения аустенита в мартенсит как аналог ударно-волнового процесса, подобного детонации, при котором волна превращения аустенита в мартенсит распространяется вдоль бруса стали. В монографии Кащенко М.П. развивается волновая модель, согласно которой, по крайней мере, внутри отдельных зерен аустенита это превращение протекает в виде волн, движущихся со сверхзвуковой скоростью. В данной работе по нашим оценкам, при данном превращении аустенита в мартенсит выполняется известный критерий детонационной способности. При нормальных условиях плотность аустенита ρa = 8000 кг/куб.м, плотность мартенсита ρm = 7750 кг/куб.м, следовательно превращение аустенита в мартенсит при постоянных давлении P = 0,1 МПа и температуре T = 300 К приводит к увеличению объема стали. При этом выделяется удельная теплота Q(P,T) = 82000 Дж/кг. Следовательно, на основании этих данных легко приходим к выводу, что если бы данное превращение удалось реализовать в крупном брусе стали, то оно протекало бы в виде детонации, то есть в виде движения со сверхзвуковой скоростью волны физико-химического превращения, в данном случае в виде волны фазового перехода аустенита в мартенсит. В работе оцениваются параметры такого процесса при разных соотношениях между массами аустенита и мартенсита в исходном брусе стали. Приведены результаты теоретического расчета параметров предполагаемых детонационных волн в стали при разных весовых соотношениях между аустенитом и мартенситом в исходных брусах стали.
Получена: 22 декабря 2016   Исправлена: 17 февраля 2017   Принята: 20 февраля 2017
Просмотры: 61   Загрузки: 31
Ссылки
1.
M. P. Kashchenko. The wave model of martensite growth with γ — α transformations in iron-based alloys. Textbook. Moscow. SIC «Regular and chaotic dynamics». Izhevsk. Institute of Computer Science. (2010) 280 p. (in Russian) [М. П. Кащенко. Волновая модель роста мартенсита при γ — α превращениях в сплавах на основе железа. Москва, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». Ижевск, Институт компьютерных исследований. 2010. 280 с.]
2.
Yu. I. Meshcheryakov, M. P. Kashchenko, V. B. Vasilkov, S. A. Atroshenko, JTP Letters, 19 (2), 75 (1993). (in Russian) [Ю. И. Мещеряков, М. П. Кащенко, В. Б. Васильков, С. А. Атрошенко. Письма в ЖТФ. 19 (2), 75 (1993).]
3.
Yu. A. Gordopolov, V. S. Trofimov, A. G. Merzhanov. Reports of the Academy of Sciences. 3 (341), 327 (1995). (in Russian) [Ю. А. Гордополов, В. С. Трофимов, А. Г. Мержанов. Доклады Академии Наук. 3 (341), 327 (1995)].
4.
S. E. Krylova, O. A. Kletsova, S. S. Kochkovskaya. Metallurgy and heat treatment of metals. 2 (716), 28 (2015). (in Russian) [С. Е. Крылова, О. А. Клецова, С. С. Кочковская. Металловедение и термическая обработка металлов. 2 (716), 28 (2015)]
5.
V. S. Trofimov, V. A. Veretennikov. International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 4 (23), 240 (2014)
6.
L. P. Orlenko. Explosion Physics. Textbook. Moscow. FIZMATLIT. 2 (2004) 656 p. (in Russian) [Л. П. Орленко. Физика взрыва. Москва, ФИЗМАТЛИТ. Т.2. 2004. 656 с.]
7.
I. S. Grigor’yev, E. Z. Meylikhov. Physical quantities, reference book. Textbook. Moscow. Energoatomisdat. (1991) 1232 p. (in Russian) [И. С. Григорьев, Е. З. Мейлихов. Физические величины, справочник. Москва, Энергоатомиздат. 1991. 1232 с.]