flying_bear (flying_bear) wrote,
flying_bear
flying_bear

Category:

Подведение итогов года: публикация года

I. K. Razumov, Yu. N. Gornostyrev, and M. I. Katsnelson,
Autocatalytic mechanism of pearlite transformation in steel
PHYS REV APPL 7, 014002 (2017)


Значит, смотрите. Мы все еще живем в железном веке. Сталь все еще основной материал нашей цивилизации - ну, один из основных. И ничегошеньки ведь про нее непонятно. Во-первых, железо само по себе не подарок, там и магнетизм, и корреляционные эффекты (причем, нелокальные). Во-вторых, у него весьма сложная (и местами counterintuitive) фазовая диаграмма, ее еще саму по себе объяснять не переобъяснять. В-третьих, и в главных, сталь - композитный материал, жесткий (и хрупкий) карбид - цементит называется - в пластичной (и мягкой) матрице феррита. Ее свойства определяются тем, как это все сосуществует. А мы не умеем пока объяснять, как это все сосуществует - это часть проблемы pattern formation, часть проблемы происхождения сложности. Вот когда с реальной проблемой такого сорта сталкиваешься, выясняется, что вздымать палец к небу и говорить "Пригожин! Синергетика! Emergence!" ни фига не помогает. Одно из лучших, в структурном смысле, состояний стали - так называемый перлит. Это когда включения цементита образуют регулярную структуру - ну, полосками, скажем. Почему они это делают? Ребус. Кроссворд.

(Зевая во весь рот) Да... Ну так, этот ребус мы решили. Начиная с основ, с квантовой механики, через некоторую упрощенную модель ("такую простую, как возможно, но не проще", как завещал дедушка Эйнштейн). Основываясь на наших предыдущих работах по теории стали и на одном наблюдении наших друзей из Дюссельдорфа. Наблюдение такое.

Давным-давно известно, что высокотемпературная фаза, так называемое гамма-железо, в ферромагнитном состоянии производит тетрагональные искажения, причем, не в ту сторону, чтобы перейти в низкотемпературную альфа-фазу (этот самый феррит), а в противоположную. При металлургических температурах никаким ферромагнетизмом гамма-фазы и не пахнет, не доживает он до таких температур. Альфа-фаза - другое дело, магнетизм альфа-фазы очень важен для кинетики фазовых переходов (как, в частности, показано в наших предыдущих работах). Ну и зачем эта тетрагональность широчайшим рабочим и крестьянам, какая от нее польза? А польза от нее очень большая она дырку в стене закрывает. Дюссельдорфцы заметили, что, если в эту искаженную фазу вставить углерод, практически, структура цементита и получается. Мы с Юрой Горностыревым услышали об этом на конференции в замке Рингберг года три назад. "Э!" - сказали мы с Юрием Николаевичем. Вот где собака порылась.

Получается так. Температура высокая, пошел фазовый переход из гамма в альфа. Альфа-железо уже ферромагнитное при этих температурах, или близко к тому. Оно наводит ферромагнетизм в соседствующих областях гамма-фазы, те тетрагонально искажаются, и углерод, который не очень любит растворяться ни в альфа, ни в гамма-фазе (но в альфа сильнее не любит), со вздохом облегчения ныряет в приготовленные ему полости, формируя цементит. Сформировалась полоска. Уход углерода облегчает формирование полоски феррита. И так много раз, пока не сформируется регулярная перлитная структура.
Tags: наука умеет много гитик 17
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 14 comments