Б.Механизъм на процесите             Механизмът на процесите в сплавите от гоpепосочените системи, съдържащи С+N, само С, както и в ниско и средно легираните cъс Cr сплави /А^-ни стомани и чугуни/ от системите Fe-Mn-C-(N), Fe-Mn-Cr-C не е изяснен. На базата на гореизложената концепция се виждат и могат да се анализират механизмите на процесите, които в дисертацията са разгледани подробно. Процесите на отделяне и разпадане протичат при следната етапна последователност: 1.етап - преразпределение на легиращите, около енергетически най-благоприятните места, в зависимост от пресищането: а/ първо преразпределение на атомите С и N, като по-лесно подвижни; б/прeрaзпрeдeлeниe на К и Н-образуващите, според количество, афинитет към С и N и дифузионни възможнисти; 2 по-късен етап- преразпределение на стабилизиращите g тв-р-р елемен ти на’’ заместване’’, които затормозяват процесите на отделяне или разпадане /Ni,Cu и др /. 3. етап- за раждане и нарастване на нови фази. 4 етап- коалесценция и обратно разтваряне. 5.етап- затварящ цикъ ла на обратимия процес -аустенитизация /хомогенизация/.  А . ”стареене” с .прекъснато формиране на нови фази             Дифузионен процес. Наблюдаван е в две разновидности, което е принос. а/ без полиморфен про цес - отделяне. б/ g®a процес на разпадане /не описан в литературата за ‘’стареене’’ на А^-но бързо охла дени-закалени сплави, макар че за 110Г13Л има оскъдни данни за структура след отгряване/, показани след приоритета на авт.св.РБ31141.:  Прекъснато отделяне без полиморфни gЫa процеси на разпадане, фиг.4.3.4-6

фиг.4.3.4-6.Прекъснато отделяне. Без g®a процес. Принципна схема.

            Според наблюденията, то е характерно за средно и високо Cr-легирани аустенитни сплави от систе мата Fe-Cr-Mn-C-N и за ниско легирани със Сг съдържащи над 22-23%Мn от същата система. Проявява се във високия диапазон от Т^оС /600-1000^оС/. Сравнително добре изследван прооцес при неръждаемите деформируеми стомани от системите Fe-Cr-Mn -N; Fe-Cr-Mn-Ni-N ; Fe-Cr-Ni-N. Съгласно резултатите, механизмът на процесите в изследваните сплави и сис теми /за които липсват сведе ния в литературата/ е в съот ветствие с най-общите прин ципи на теориите за прекъс натото отделяне в сплавите, създадени върху експеримен тални резултати при наблюдения предимно на сплави на нежелязна основа.             Потвърждава се известното за неръждаемите деформируеми стомани. Забелязани са някои осо бе ности при въглеродните А^-ни ляти сплави, разд. 4.3.1. В дисертацията се достига до заключението, че пре къснатото отделяне на “псевдоперлит” прилича на евтектоидното разпадане в системата Fe-С, с тази раз лика, че във фиксираното високотемпературно състояние на легирания А, процесът е без полиморфен (от делянe), без преустройство на СЦК и протича много по-бавно, с по-малка скорост. Последната се опреде ля от известното принципно забавящо влияние на легиращите елементи върху дифузията. При изграждане то на псевдоперлитните пластинки Cr. и Mn се вземат от близкото им обкръжение. N^-ът дифундира от непре върнатия g тв-р. Това създава концентрационен граиент. С времето движущата сила отслабва до пълно из черпване на зърното и равновесие. Процесът протича, чрез зърногранична и обемна дифузия   Прекъснато формиране на нови фази с g®a процес на разпадане, фиг.4.3.4-7^-б                    Характерно е за А^-ни сплави от системите Fe-Mn-Cr-C - с и без N, съдържащи от 0 до 4-6% Сг, подло жени след аустенитизация на охлаждане с ниска скорост или на изотермично задържане на преохладения А. Протича в определен по-нисък интервал от Т^оС^-ри/. разд.4.3.2-Б, разд.4.3.3-А, фиг.4.3.4- 2,3,4,5^-а Проце сът наподобява гореизложения безполиморфен, с тази разлика, че се достига до непълно gЫgў+[a+Ме₃С (Me₃CN, Me₄NC...)] разпадане, приличащо на класическото в системата Fe-C /gЫa+ Fe₃C/, с тая разлика, че протича по-бавно. На този етап е наблюдавано без пълно /без остатък/ изчерпване на g фазата

фиг.4.3.4-7.Твърдофазни процеси. Сплави: 0 до 4-6%Cr;7-22%Mn; а/ бездифузионен механизъм; б/ дифузионен g®a процес. Схема

           Получава се високоманганов перлит. Дифузионните възможности /особено на Сг/ при ниските Т^оС намаляват (на Мn^-а те са по-големи ). Това е също една от вероятните причини за по-високите Т^оС, при кои то се извършват твърдофазните поцеси при средно и високо Cr-легираните сплави/. T^оС под 300^оС не са изследвани. При по-ниските Т^оС се формира (FeMn)₃C, при по-високите (FeMnСг)₃C... Етапите на заражда не и нарастване са същите, като описаните по-горе. Създаването на устойчиви зародиши е свързано с на бъбване по границите и в обема на зърната.При достигане на определена степен на извличане на С/N / и най-вече на Мn, в енергетически най-благоприятните места се създават критичните условия за gЫa про цес. Формират се участъци Ферит + фази от типа Ме₃С/Ме₄N/, фиг.4.3.6-7^б. Образува се фазова граница g/a+К,Н,КН, подобно на прекъснатото отделяне без полиморфен процес. В резултат на дифузията и обед няването предимно от към Мn,С/N/ се създава определена неголяма движуща сила на процеса             Количеството на С/N / в евтектоида нараства, фит.4.3.4 -2,3,4. Условията изискват формирането на богати на С/N / К,Н,КН фази, без и с N от типа Ме₃С. За разлика от N /при безполиморфния процес, фиг. 4.3.4 -6/, Mn^-ът в случая е с по-слабиди фузионни възможности в непревърнатия /неразпаднат/ g тв. р-р. Афинитетът между Mn е по-слаб в сравнение с наличието на Cr. /над 12-14%/..Следователно Mn^-ът се свър зва и със С/N/ от по-близко обкръжение, които са достатъчно на границата g/a. Феритът се нуждае от по-малко С/N/, които отиват за К /КН/ фази. Това е различие спрямо подхранването на границата g/gў при прекъснатото отделя не без полиморфен процес, където gў се нуждае от по-вече N/С/.             Образуват се разкъсани К, (Н,КН) фази, заобиколени с ферит, фиг.4.3.2-Б2. Mn^-ът се свързва с ‘’излишните” за ферита атоми С(N) във фази от типа Ме₃С.Концен трационния градиент в неразпаднатия тв. р-р постепенно започва да отслабва, т.е движущата сила намалява. Дифузията на С и N е по-лесна, а тази на Мп /Сг/ е за тормозена, макар че Сг може да се взема от ферита. Предполага се, че при недос тиг на елементи за формиране на К /H,КН/ разпадането спира. Не отива до край. Сил но е влиянието на Мn в сплaвта. Възмож но е след определен по-продължителен пе риод на дифузия на Мn отново да протече процес на перлитообразуване Стремежът  съгласно фиг.4.3.4-2,3,4,5^-а е към равновесно състояние за съотвените ўўТ^оС-tўў условия. Разпадането е по границите на зърната и в техния обем в множество енергетически благоприятни места. По границите се об разува плътна неширока ивица. В обема се наблюдават множество сравнително равномерно разпределе ни участъци от перлит (ферит +К/Н, КН-фази) и остатъчен неразпаднал се g тв.р-р. Перлитните пластинки представляват алтернативно подредени ферит и К/КН,Н/-фази в началото малко неподредени, впоследст вие спазващи определена успоредност фиг.4.3.2-Б2, фиг.4.3.4-7^-б        Влиянието на по-силните К и Н-образуващиот Mn /Сг,V,Мо, Аl и др/ и на аустенитиза орите(Ni. Cu.. ) e аналогично на погореописаното в общата концепция         При определени химически състави”Т^оС-t‘’ условия / в А^-ни сплави с над 4-6% Сг или с Мn над 22-23%/ се наблюдава промяна на механизма на процесите при дифузионни условия: от непълен gЫa в интервала под 500^оС към без полиморфно разпадане при по-високи те Т^оС по твърдофазната реакция gЫgў+ отделяния, фиг.4.3.4-3,4,5^-а. Наблюдаваният непълен gЫa процес наподобява своеобраз на реакция от евтектоиден тип.            Б.Формиране на нови фази по непрекъснатия механизъм               Наблюдавани са две разновидности: непрекъснато отделяне по дифузионен механизъм и по безди фузионен. Почти неизследвани процеси при сплавите от изследваните системи. Непрекъснато отделяне по дифузионен механизъм, фиг.4.3.4-8                Условията способствуващи непрeкъснатото отделяне са тия, които затрудняват прекъснатото - трудно нарастване на фазите. Това обикновено става при наличие в преохладения А на оптимални-доста тъчни количества по-силни от Mn^-на и Cr^-ма- К и Н- образуващи. Дифузионните процеси се затрудняват. Те се развиват в зависимост от Т^оС /във високия диапазон) , степента на пресищане на g тв.р-р с тия елемен ти, от афинитетa към С и N и от дифузионни им възможности. Наблюдавано е в А сплави от системата Fe-Cr-Mn-C, /без N/ и в дисперсион но твърдеещите от системата Fe-Mn-Cr-C-N, съдържащи 4-6%Сг с допъл нително определено оптимални количество V,Аl,Мо. Това са сплави, склонни да формират вторични фази богати на Ме(/Сг/,V,Мо,Al,Nв и др) и бедни на Мn (С и N), фази от типа: Ме₂₃с₆ /без N/, МеС, Ме₂С, МеСN. От гледна точка на електронния строеж на атомите, взаимодействието на С и N с легиращите е толкова по-силно, колкото по-недостроена е тяхната d-електронна обвивка /разд.5.2 от дисерт/, а създаваните фази имат толкова по-висока устойчивост на разпадане. При наличие на няколко елемента в сплавта по-голяма е вероятността от образуване на нови фази от елемента с по-го лям брой вакантни места в d-електронна та обвивка. Подобни твърдения, отнасящи се само за въглеродни не А^-ни стомани дават проф. дтн. Н. Раш ков и Кан. Зараждането и нарастването на устойчивите зародиши се извършва в множество енeргетически най-благоприятни места вътре в А^-те зърна. Липсва рязка граница между превърнатия и непревърнат тв.р-р. Той обеднява плавно, без рязка промяна на параметъра на решетката на матерния тв. р-р, както е при прекъснатото отделяне..              В хода на процеса дифузионните възможности на елементите на внедряване /С, N/ са все още доб ри, но тези на силните К и Н образуващи /Сг,V,Мо/ все повече намаляват. Поради големите си атомни раз мери, те не могат да дифундират от далечни разстояния, подобно на N (C), но пък имат по-силен афининтет към тях.Това създава възможности за локално свързване около енерегетически най-благоприятните места.              Нарастването в големи размери се затруднява и поради това се наблюдава един вид масово отде ляне, с определена по.голяма плътност около междуфазовите повър хности /граници на зърна, остатъчни К фази/.Локално отделяне е наблюдавано при формиране на фази от типа Ме₂₃С₆ в аустенитни сплави без N  

фиг.4.3.4-8.Непрекъснато формиране на нови фази по дифузионен механизъм.Принципна схема.

            Когато силните К и Н-образуващи в спла вите от системата Fe-Mn-Cr-C-N са в недостатъч ни количества се наблюдава смесено отделяне: прекъснато и непрекъснато. При това нарастящи те колонии от зоната на прекъснатото отделяне поглъщат недостатъчно устойчивите дребни вто рични включвания на тези елементи от зоната на непрекъснатото отделяне. Когато по-силните К и Н- образуващи са в оптимални количества и С>N се наблюдава дисперсионно трърдеенe - отделя не по непрекъснатия механизъм.             Във всички случаи процеси на непрекъс нато отделяне в сплавите без N са по лесно oсъ ществими. Те се стимулират повече от С, откол кото от N. С повишаване на Т^оС и t _{задържане} се наблюдават процеси на коалесценция. Обратно разтваряне- при навлизане в g-областта,   Непрекъснато формиране на нови фази по бездифузионен механизъм, фиг.4.3.4-7^а,9      Нов неизследван процес. Характерно за А^-ни сплави от системите Fe-Mn-C; Fe-Mn-C-N; Fe-Mn-Cr-C; Fe-Mn-Cr-C-N, склонни към разпадане по дифузионния механизъм с прекъснато образуване на ФМФази /a и фази от типа Ме₃С,Ме₄N/. При голяма степен на преохаждане се формират игловидни фази, които се раз личават по структура от фазите получени при същите изотермични условия, но с малка скорост на охлаж дане/отгряване с пещта/, фиг.4.3.4-9. Според резултатите и анализа, тази фаза се формира в зависимост от разположението на равновесните криви в съответните изследвани системи

фиг.4.3.4-9. Микроструктура. Х 500. Сплав 90Г8АХ /0,11%N; 0,19%Si; 0,1%V; 0,31%W; 0,29%Ni;1150oC;2 ч.  а) охлаждане Н2O. б) охлаждане с пещта

Интервалът от Т^оС при досегашните изследвания се движи от 300 до 900^о С. Още един неописан в литера турата факт за А^-ни сплави.. В сплавите от системата Fe-Mn-Cr-C-N, съдържащи 22-24%Мn и 4-6%Сг при ‘’стареене” и охлаждане във вода от 300 до 700^оС се извършва непрекъснато формиране на игловидна фа за по бездифузионен механизъм, а при 700^оС и на горе става смяна на механизма с прекъснато отде ляне по дифузионен механизъм. Вероятно при по-високите Т^оС се създават условия за дифузия на на личния Сг и възможности за отделяне на фази от типа Ме₂₃(СN)₆ формиращи се по дифузионен меха низъм. При несъдържащите N сплави от същата си стема не се наблюдава такава промяна на механиз ма. Това още въднъж навежда на мисълта, че при легираните А^-ни сплави прекъснатото отделяне е свързано с формиране на фази богати на Mе и N или съдържащи N-от типа Me₂N;Me₂₃(CN)₆             Зараждането и нарастването на игловидни те фази по бездифузионния механизъм се извърш ва по кристалографските плоскости на плъзгане, осеяни с най-много дислокации и дефекти в под реждането {111}. Напреженията от свиването при бързо охлаждане, вероятно стимулират формиране то на игловидната фаза по бездифузионен механи зъм. Промяната на механизма показва, че игловид ната фаза с променлив магнетизъм е нестабилна. При наличие на условия за дифузия в процеса на охлаждане тя преминава в по-стабилни фази /a и К,КН фази/ с тенденция да се установи край но равновесие, фиг.4.3.4-8^б.9. При продължително нагряване до 100 ч. в интервала 500-700^оС тази фази се проява ва също като нестабилна. След продължително нагряване в изотермични условия и бързо охлаждане се наблюдава коалесценция и тенденция към разтваряне. Вероятно при продължително задържане, в резултат на намаляване количеството на ФМФази при колесценция и обратно разтваряне в изотермични условия, аустенита се стабилизира. Установено е от нас /вън от дсертацията/, че при термо цикличн обработка в интервала 550-850^оС тази фаза е също нестабилна и се разтваря в g-тв-р-р              На базата на използуваните лабораторни методи /трансмисионно електрнонна микроскопия, елек тронна дифракция, рентгенов микроанализ в точка на този етап може да се приеме, че игловидните фази са от цементитен тип с хексагонална решетка, различна от тази на класическия цементит, който е с орто ромбична решетка. Склонността на цементита да се формира в игловидна форма, вероятно е свързана с особеностите в неговия строеж. Вероятно анизотропията в междуатомните връзки предопределя неговото формиране във вид на пластини, осигурявайки възможности за разцепване на по-слабите връзки в някои плоскости (например 001). Такава склонност (формиране на сферолити), но много по-силна има графитът, който също е с хексагонална решетка . При цементита е необходима по-голяма скорост на охлаждане Игли те растат по най-благоприятните плоскости в една посо ка.. При бавно охлаждане липсват условия за раз цепване. Процесите се развиват по друг механизъм - дифузионен. Игловидните фази са феромагнитни, ко гато са от типа (FeMn)₃C, т.е когато съдържат само от Fe,Мn и С/N /. Допълнителното извличане в тях на други елементи /Сг, Мо...,вероятно и N / понижава точката на Кюри, рeсп. феромагнетизма и те могат да станат неманитни. .   Обобщено анализите се свеждат до следната концепцията:            Качественото и количествено развитие на твърдофазните реакции при прекристализация във фор мата и след термообработка (нагряване и охлаждане: отгряване, ”стареене”-”отвръщане”на А^-но закалени сплави от изследваните системи) зависи от химическия състав на сплавта и от ”Т^оС-tўў условия. Структур ните процеси се определят от: а/степента на пресищане на g тв.р-р с елементи образуващи тв.р-ри на ”внедряване” (С,N,С+N), с карбо и нитридообразуващи (V,Cr,Mn и др) и със стабилизиращи аустенита еле менти, образуващи тв.р-ри на заместване (Ni, Cu, Mn и др), б/ от качественото и количествено съотноше ние, афинитет, дифузионни възможности и др. атомни характеристики на елементите. От елементите на за местване, карбо и нитридообразуващите (Mn,Cr,V,Mo,Al...) стимулират, а аустенитобразуващите (Ni,Cu..) забавят твърдофазните процесите при ”стареене” на преситения g тв.р-р. В резултат са възможни процеси на превръщане (разтваряне в g тв.р-р), отделяне и gЫa разпадане (на този етап непълно наблюдаван про цес), Реакците могат да протекат по различни механизми: 1.Дифузионен: а/с прекъснато формиране на но ви фази (”стареене”-отделяне и разпадане с gЫa процес), б/ с непрекъснато формиране на нови фази (дисперсионно твърдеене). 2. Бездифузионен- с непрекъснато формиране на нови (игловидни) фази.             Такъв принципно обхватен, обобщаващ подход, подкрепен с експериментални резултати в литерату рата не се среща. На настоящия етап с изказаната концепция добре се обясняват експерименталните ре зултати. Те са в съотвествие с нея. Разкриват се идеи за още по-разширени бъдещите изследвания.             Обнародвани резултати от гл.4:[1(1.6;1.7)],[6-10;16;17;20;21;23;28;30,31,34-37;40,41,47;49,53, 54;61;62;64;66-69]   Глава пета. Механични показатели на аустенитни сплави от системите Fe-Cr-Mn-C-N и Fe-Cr-Mn-C                         Недостатъчно са изследвани възможностите за съвместно изпролзуване на С и N за уякчаване и за подоб ряване на износостойчивостта на А^-ни сплави имащи различен химически произход, т.е за получаване на нови спла ви всистемите Fe-Cr-Mn-C-N, Fe-Cr-Mn-C, Fe-Cr-C-N и др. Сведенията се отнасят предимно до състояние след пластич на деформация на неръждаеми стомани от системите Fe-Cr-Mn-N, Fe-Cr-Mn-Ni-N, Fe-Cr-Ni-N   5.1.Механични показатели на комплекснолегирани А^-ни сплави от системата: Fe-(Cr)-Mn-C-N             Изследвани са стомани от областта g, g+к /0,09%C-1,7%;