МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ

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.