Структура. Энтропия. Фазовые превращения и свойства металлов

Структура металла описывается при помощи интегрально-вероятностной функции - статистической энтропии. Излагаются методики се определения, рассматривается ее изменение при деформационном упрочнении и нагревании. Определена взаимосвязь энтропии с прочностью и пластичностью металла. Рассмотрены структурные превращения, происходящие во время пластической деформации и неустойчивости, сопровождающие эти превращения.

При помощи энтропийного подхода определены движущие силы и кинетика процессов термического разупрочнения и диффузионных фазовых превращений. Получены термокинетическис уравнения изотермического распада, представлена математическая модель формирования свойств металла во время превращения.

Для описания мартепситных превращений использовано условие пластичности Ишлииского, разработана реологическая модель среды с мартеиситными превращениями, описывающая обратимость и необратимость превращений, псевдоупругость, термоупругость.

Предлагается энтропийный подход для описания процессов фазообразования в сплавах. Предлагается модель упорядочения и формирования свойств при упорядочении, происходящем по типу превращений 1 или II рода. Предлагается рассматривать дисперсионное твердение как "отложенное во времени" упорядочение.

Приводится пример использования теоретических представлений при разработке технологии пластической деформации поликристаллической бронзы Cu-Al-Ni с эффектом памяти формы.

Издание предназначено для научно-технических работников, аспирантов и студентов старших курсов металлургических, машиностроительных и политехнических вузов, специализирующихся в области новых материалов, металловедения, обработки металлов давлением, порошковых и композиционных материалов.
Содержание

Введение. Три ипостаси энтропии

Глава 1. Математическое описание структуры металла
1.1. Развитие представлений об энтропии. Хаос и упорядоченность
1.2. Энтропия - интегрально-вероятностная характеристика структуры термодинамической системы
1.3. Методы определения структурной энтропии
1.3.1. Калориметрический метод
1.3.2. Метод обобщенных реологических моделей
1.3.3. Метод измерения структурной энтропии
по деформационному упрочнению и напряжению начала пластической деформации
1.4. Предельные значения структурной энтропии dSстр
и внутренних напряжений os
1.5. Температурное изменение предела текучести и структурной энтропии
1.6. Взаимосвязь структурной энтропии, прочности и пластичности
1.6.1. Структурная энтропия и предел текучести
1.6.2. Взаимосвязь предела текучести и пластичности
1.6.3. О взаимосвязи предела текучести и предела прочности металла
Итоги главы

Глава 2. Структурные и фазовые превращения в металле при пластической деформации
2.1 Общие положения
2.2. Формирование структуры на начальных этапах пластической юформации
2.3. Формирование структуры при больших деформациях. Образование переориентированных областей кристалла и ротационная пластичность
2.3.1. Полосы скольжения
2.3.2. Полосы сброса
2.3.3. Фрагментация
2.4. Условие образования новых границ во время пластической деформации
2.5. Изменение свойств металла при образовании фрагментироваиной структуры
2.6. Двойникование - особый вид переориентации в кристаллах
2.7. Неустойчивость пластической деформации и структурные превращения
2.7.1. Критерий устойчивости Холломона
2.7.2. Устойчивость пластической деформации по Ляпунову
2.7.3. Специфика анализа устойчивости пластической деформации
2.7.4. Структурная интерпретация потери устойчивости пластической деформации
2.8. Неустойчивость пластической деформации при разрушении
2.8.1. Критерий разрушения. Истинное сопротивление разрыву
2.8.2. Вероятностный характер начальных стадий разрушения
Итоги главы

Глава 3. Структурные превращения при отжиге деформированного металла
3.1. Движущие силы термического разупрочнения
3.1.1. Образование зародышей рекристаллизации во время горячей деформации
3.1.2. Рост зародышей новых зерен
3.1.3. Собирательная рекристаллизация
3.1.4. Самоорганизация формы зерен
3.1.5. Зарождение новых зерен при нагревании холоднодеформированного металла
3.2. Кинетика миграции границ
3.3. Миграция границ - механизм деформации металлов
3.3.1. Взаимодействие границ с атомами примесных или легирующих элементов
3.3.2. Взаимодействие границ и дислокаций
3.3.3. Взаимодействие границ между собой
3.3.4. Взаимодействие с включениями
3.3.5. Взаимодействие с поверхностью
3.4. Релаксация напряжений и последействие
3.5. Плотность распределения вероятности времени релаксации
3.6. Закономерности изменения релаксационных процессов и итисимости от температуры и структуры металла
3.6.1. Влияние температуры металла
3.6.2. Влияние движущих сил миграции границ зерен
3.6.3. Влияние размера зерна
3.6.4. Влияние полиморфных превращений
на сопротивление деформации
3.7. Интегрально-вероятностное описание процессов к формационного упрочнения и термического разупрочнения.
Математическая модель сопротивления деформации
Итоги главы

Глава 4. Диффузионные фазовые превращения в сплавах
4.1. Развитие представлений о диффузионных фазовых превращениях..
4 2. Новый подход к описанию диффузионных фазовых превращений
4.2.1. Формальный подход
4.2.2. Движущие силы превращения
4.2.3. Начало фазового превращения как возникновение
новой межфазной границы
4.2.4. Переохлаждение и увеличение вероятности образования зародышей новой фазы
4.2.5. Изменение движущих сил превращения во времени. Кинетика превращения
4.3. Расчет кривых изотермического фазового превращения
4.4. Особенности изотермического распада в легированных сталях
Итоги главы

Глава 5. Мартенситные превращения в сплавах
5.1. Развитие представлений о мартенситных превращениях
5.2. Сравнение механизмов мартенситного превращения пластической деформации
5.3. Движущие силы мартенситного превращения
5.4. Использование условия пластичности для расчета шератур мартенситного превращения
5.4.1. Температуры начала и конца превращения
5.4.2. Гипотеза о мартенситных превращениях
5.4.3. О пороговых значениях внутренних напряжений, необходимых для начала мартенситного превращения
5.4.4. Энергетический барьер мартенситного превращения
5.4.5. Расчет температур мартенситного превращения
5.4.6. Влияние напряжений на мартенситиое превращение
5.5. Замечания по поводу мартенситных превращений
5.5.1. О движущих силах и кинетике мартенситных превращений в безуглеродистых сплавах и чистых металлах
5.5.2. Термическая стабилизация аустенита
5.5.3. О тепловом эффекте превращения
5.5.4. О температурном гистерезисе
5.5.5. О проявлении эффекта памяти формы
5.5.6. О затухании эффекта памяти формы (ЭПФ)
5.6. Механический аналог и реологическое уравнение деформируемой среды с мартенситными превращениями
5.6.1. Превращение под действием внешнего напряжения
5.6.2. Превращение в отсутствии внешних напряжений
5.6.3. Обратимость превращений. Псевдоупругость
5.6.4. Обратимость превращений. Термоупругость
5.6.5. Математическая модель деформируемой среды с мартенситными превращениями
Итоги главы
Глава 6. Упорядочение и распад твердого раствора. Локальные фазовые превращения
6.1. Некоторые сведения из теории сплавов
6.2. Изменение энтропии и свойств сплава при упорядочении
6.3. Энергетика упорядочения. Фазовые переходы первого и второго рода
6.4. Изменение свойств сплава при распаде пересыщенного твердого раствора
6.4.1. Общие положения
6.4.2. Структурные изменения в сплаве при дисперсионном твердении
6.4.3. Движущие силы и изменение свойств сплава при дисперсионном твердении
6.4.4. Релаксация напряжений при упорядочении и дисперсионном твердении
6.5. Локальные фазовые превращения
6.6. Влияние локальных фазовых превращений на технологические свойства сплавов
Итоги главы
Заключение

Список литературы