Влияние кремния на перераспределение углерода в решетке мартенсита: молекулярно-динамическое моделирование

П.В. Чирков, А.А. Мирзоев, Д.А. Мирзаев показать трудоустройства и электронную почту
Получена 04 сентября 2017; Принята 17 октября 2017;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: П.В. Чирков, А.А. Мирзоев, Д.А. Мирзаев. Влияние кремния на перераспределение углерода в решетке мартенсита: молекулярно-динамическое моделирование. Письма о материалах. 2017. Т.7. №4. С.412-415
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-4-412-415

Аннотация

Согласно молекулярно-динамическому моделированию добавление кремния в сталь уменьшает степень тетрагональности мартенсита.Несмотря на свое широкое использование в промышленности, бейнитные стали, легированные кремнием, остаются не до конца изученными во многих отношениях. Почти отсутствует информация о влиянии примесей кремния на свойства мартенситной структуры. Данная статья посвящена именно этому вопросу. В работе представлены результаты компьютерного моделирования влияния примесей кремния на степень тетрагональности и взаимодействия атомов углерода в ОЦК-решетке железа методом молекулярной динамики. Разработаны межчастичные потенциалы, позволяющие в рамках модели погруженного атома (ЕАМ) описывать взаимодействия в мартенсите Fe-Si-C. Подгонка полученных потенциалов осуществлялась по данным первопринципного моделирования взаимодействия внедренного в решетку железа атома углерода с атомом кремния, являющимся примесью замещения. В работе было установлено, что при добавлении примесей кремния в сталь происходит заметное уменьшение параметра решетки c и слабое увеличение параметра a. Степень тетрагональности, выражающаяся отношением c/a понижается относительно результатов эксперимента Курдюмова для любых концентраций углерода. Влияние кремния на образование мартенсита исследовалось путем расчета методом минимизацией энергии параметра деформационного взаимодействия из теории упорядочения в растворах внедрения Зинера-Хачатуряна, определяющего критическую температуру ОЦК-ОЦТ перехода. Было обнаружено, что при увеличении содержании кремния до 10 ат. % происходит уменьшение параметра на 18% от 5.2 до 4.2 эВ/атом. Не подтверждается однозначная зависимость изменения степени тетрагональности мартенсита и характера изменения активности углерода при легировании кремнием, который увеличивает активность, но уменьшает тетрагональное искажение решетки.

Ссылки (24)

1. H. K. D. H. Bhadeshia, D. V. Edmonds. Metall. Mater. Trans. A 10, 895 (1979). Crossref
2. H. K. D. H. Bhadeshia, D. V. Edmonds. Metal Sci. 17, 411 (1983). Crossref
3. C. Garcia-Mateo, F. G. Caballero, H. K. D. H. Bhadeshia. ISIJ Int. 43, 1238 (2003). Crossref
4. C. Garcia-Mateo, F. G. Caballero. ISIJ Int. 45, 1736 (2005). Crossref
5. B. Predel. Fe-Si (iron-silicon) in Dy-Er-Fr-Mo (Springer, Berlin, 1995). Crossref
6. F. Richter, W. Pepperhoff. Steel Res. Int. 45, 107 (1974).
7. L. S. Kremnev, Tech. Phys. 83, 47 (2013). Crossref
8. M. L. Bernstein, L. M. Kaputkina, S. D. Prokoshin. Steel tempering. Moscow, MISIS, 368 p. (in Russian) [М. Л. Бернштейн, Л. М. Капуткина, С. Д. Прокошкин. Отпуск стали. Москва, МИСИС, 1997, 368 с.].
9. B. M. Mogutnov, I. A. Tomilin, L. A. Shwartzman. Thermodynamics of iron-carbon alloys. Moscow, Metallurgia, 1972, 328 p. (in Russian) [Б. М. Могутнов, И. А. Томилин, Л. А. Шварцман. Термодинамика железо-углеродистых сплавов. Москва, Металлургия, 1972, 328 с.].
10. D. Simonovic, C. K. Ande, A. I. Duff et al. Phys. Rev. B. 81, 054116 (2010). Crossref
11. M. S. Daw, S. M. Foiles, M. I. Baskes. Mat. Sci. Rep. 9, 251 (1993). Crossref
12. M. W. Finnis, J. E. Sinclair. Phil. Mag. A. 50, 45 (1984). Crossref
13. T. Lau, C. J. F. Forst, X. Lin et al. Phys. Rev. Lett. 98, 215501 (2007). Crossref
14. P. V. Chirkov, A. A. Mirzoev, D. A. Mirzaev. The Phys. Met. Metall. 117, 1 (2016). DOI: 10.1134/S0031.
15. E. Vincent, C. S. Becquart, C. Domain. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. 228, 137 (2005). Crossref
16. M. I. Mendelev, S. Han, D. J. Srolovitz et al. Phil. Mag. 83, 3977 (2003). Crossref
17. S. Plimton. J. Comp. Phys. 117, 1 (1995). Crossref
18. W. G. Hoover. Phys. Rev. A. 31, 1695 (1985). Crossref
19. S. Nose. J. Phys.: Cond. Matter. 2, 115 (1990). Crossref
20. R. B. McLellan, M. L. Rudee, T. Ishibachi. AIME Met. Soc. Trans. 233, 1938 (1965).
21. E. A. Brandes. Smithells Metals Reference Book. London, Butterworths, 1983, 1025 p.
22. C. Zener. Phys. Rev. 74, 639 (1948). Crossref
23. A. G. Khachaturyan. Theory of Structural Transformations in Solids. New York, Wiley, 1983, 353 p.
24. G. V. Kurdjumov, E. S. Kaminsky. Nature. 122, 475 (1928).

Другие статьи на эту тему