|
| |
|
Слаботочка Книги Таким образом, мы видим, что основную роль в аномалии теплового расширения инварных сталей играет термострикция парапроцесса. Что касается термострикции , то для ин- варных сталей она обычно бывает мала и может оказывать ощутительное влияние лишь в исключительных случаях. Сделаем теперь несколько замечаний, касающихся вопроса о влиянии обработки и химического состава на свойства инвара. Из практики известно, что закалка и отпуск инварных сталей Fe - № приводят хотя к небольшому, но технически важному изменению в величине а (в пределах от от 0,3 до 1,2 10- гра(9-1). Указанные колебания величины а приписываются растворению примесей в подобного рода сталях, возникающему в результате термической обработки. Чтобы выяснить, каким образом влияют эти легирующие примеси на величину а, а именно: через изменение величин jff > Хп и или через aj, необходимо поставить специальные опыты. Несколько иначе обстоит дело в случае инварных сплавов, входящих в систему Fe - Pt. Исследования показывают, что при термической обработке этих сплавов возникают весьма большие изменения а. При некоторых видах термической обработки изменения величины а могут быть так значительны, что нельзя больше их объяснять влиянием растворения посторонних примесей, как это имеет место в инварных сталях Fe - Ni. В сплавах Fe - Pt, помимо растворения примесей, весьма большое влияние на а оказывает упорядочение атомов [15], которое, так же как и магнитное превращение, сопровождается изменением объема и, следовательно, искажает а. Инварные стали часто обнаруживают неустойчивость коэффициентов теплового расширения, что является отрицательным качеством этих материалов. Основная причина неустойчивости теплового расширения, невидимому, связана с особым неравновесным состоянием решетки инварных сталей. Известно, что углерод образует со сплавами Fe - Ni твердые растворы внедрения; это приводит к тому, что и без того неравновесная решетка инвара становится еще более неравновесной и неустойчивой. Поэтому технические образцы инварных сплавов, В которые неизбежно входит значительный процент углерода, обнаруживают ползучесть коэффициента теплового расширения [16]. Следует отметить, что влияние термической обработки на свойства инвара, а также явления неустойчивости коэффициентов теплового расширения с физической стороны мало изучены. Наша промышленность с каждым днем предъявляет все больший спрос на материалы, обладающие различными как по знаку, так и по величине коэффициентами теплового расширения (инварные стали). Для выполнения этих требований металловедение идет по чисто эмпирическому пути. Невозможно, однако, наметить правильные пути эксперимента, пока нет ясного понимания природы свойств инварных сталей и неизвестны основные управляющие ими теоретические закономерности. Всесторонние исследования магнитных свойств инварных сплавов позволили установить признаки инвар-ности сталей, которые важно иметь в виду при изыскании и исследовании новых инварных сплавов. Эти признаки состоят в следующем: 1) Большие аномалии теплового расширения в инварных сплавах обязаны структурным особенностям этих сплавов, обусловливающим весьма резкую зависимость результирующего обменного интеграла от параметра решетки. Это является причиной возникновения весьма больших стрикционных эффектов за счет парапроцесса , которые и обусловливают аномалии в тепловом расшире1ши. Произведение - (где дкп 7,j -восприимчивость парапроцесса, - крутизна магнитострикции парапроцесса и - температурный коэффициент намагниченности насыщения позволяет чисто магнитным способом оценивать величину аномалий теплового расширения инварных сталей. 2) Сплавы, имеющие резкую зависимость результирующего обменного интеграла от параметра решетки, как показывает практика, всегда расположены на диаграмме состояний вблизи границ необратимых переходов а <i± и имеют у-решетку (см. ниже). в) Структурные особенности инварных сталей. Необычайно большие магнитоупругие и магнитострикционные эффекты в области парапроцесса, наблюдаемые в инварных сплавах, мы приписали тому, что в них результирующий обменный интеграл имеет весьма резкую зависимость от межатомного расстояния. Это, как отмечалось выше, обусловливает также существование весьма своеобразных аномалий теплового расширения и упругости в инварных сплавах. Чем же объяснить, что сплавам инварной группы свойственна столь резкая зависимость результирующего обменного интеграла от межатомного расстояния? На поставленный вопрос необходимо искать ответ в структурных оссбенностях этих сплавов. Выше было указано, что большая крутизна результирующих обменных интегралов характерна для определенных групп сплавов на железной основе, входящих в системы Fe - Ni, Fe - Pt, Fe - Ni - Co, Fe - Ni - Cr и Fe - Co-Cr, имеющих -решетку и лежащих вблизи границы необратимых переходов а. Подмеченное обстоятельство имеет чисто внешний характер и требует расшифровки. Проанализируем структурные особенности инварных сплавов, ограничившись рассмотрением двойных систем Fe - Ni и Fe - Pt, данные о строении которых в настоящее время наиболее полны. К числу интересных особенностей диаграммы Fe - Ni (рис. 95, а) необходимо отнести наличие необратимых переходов a:-f для сплавов с содержанием никеля от 5 до 29-34%. Эта необратимость состоит в том, что критические точки переходов а5-(ЛСд и Лгд) могут менять свои места на диаграмме в зависимости от нагревания и охлаждения. Для сплавов с содержанием никеля выше 34% таких явлений не наблюдается; считается, что здесь сплавы имеют полностью f-фазу (обратимые сплавы) [17[. Систематические экспериментальные исследования системы Fe - Ni показали, что на сплавы, лежащие вблизи границы а 5±-f-превращения (инварная область 29 - 45% Ni), а также на пермаллойную область (77-80% N1) приходятся наиболее резкие изменения физических свойств (магнитных, электрических, объемных и др.). Два сплава с 36 и 78% Ni близки по составу к соединениям еШ и FeNig. Это давало основание утверждать о существовании сверхструктур в инварной 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 [60] 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |