On modeling the martensite nucleation on ferromagnetic clusters

Abstract

К вопросу о моделировании процесса зарождения мартенсита на кластерах ферромагнитной природы Ю. В. Долгачев, В. Н. Пустовойт, И. О. Филоненко, И. В. Иванков ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация)Введение. Изучение магнитного состояния аустенита сталей позволило выявить механизм воздействия внешнего магнитного поля на сталь в процессе закалки. Предыдущие исследования установили положительное практическое влияние термической обработки в магнитном поле. Цели работы: создать компьютерную модель магнитного состояния аустенита углеродистой стали; провести вычислительные эксперименты с системой спинов при различных значениях температуры и внешнего магнитного поля. Материалы и методы. Использованы положения модели Изинга. Канонический ансамбль спинов моделировался методом Монте-Карло с использованием алгоритма Метрополиса. Результаты исследования. Алгоритм реализовывался при начальных параметрах, подобранных с учетом экспериментальных данных о магнитном состоянии аустенита. Изучались неоднородности этого состояния без воздействия магнитного поля. Получены данные о размерах ферромагнитных кластеров в аустените при различных температурах. Отмечено, что наличие внешнего магнитного поля противодействует температурному разупорядочиванию спинов. Получены данные об увеличении размеров ферромагнитных кластеров при росте напряженности магнитного поля. Обсуждение и заключения. Разработана двумерная компьютерная модель спинового состояния аустенита углеродистой стали. Вычислительные эксперименты при различных параметрах модели показали, что выше температуры Кюри существует ближний порядок в расположении спинов. С увеличением температуры системы размеры упорядоченных областей уменьшаются, а при наложении внешнего магнитного поля увеличиваются.Ключевые слова: закалка, сталь, магнитное поле, мартенсит, мартенситное превращение, аустенит.

Interaction of Ferromagnetically Ordered Clusters with Dislocations in Austenite and Twinning

“…1, b. Analysis of the data on the austenite magnetic heterogeneity, obtained by the computer simulation method [15], shows that the density of ferromagnetic clusters in austenite is ~ 10 12 cm -2 , which at a dislocation density of at least ~ 10 8 cm -2 suggests a high probability of interaction between the ferromagnetically ordered regions and dislocations.…”

Experimental methods for assessing the propensity of welded joints to local fault

“…So, for example, the assessment of the heat resistance of welded joints of austenitic steam pipelines made of steels EI-257 and 12H18N12T, carried out only using standard static test methods, did not allow at the stage of laboratory research to reveal the tendency of welded joints to intergranular fracture in the heat-affected zone (HAZ), conventionally called local fracture (LR). For this reason, the choice of steels for creating ultra-high parameters steam pipelines at the Cherepetskaya GRES turned out to be erroneous, and the massive destruction of welded joints led to significant material damage [3][4][5].…”

The Formation Energy of Martensite Nuclei and the Phase Transition Kinetics under the Action of an External Magnetic Field

“…It was shown earlier [10][11][12] that austenite is inhomogeneous in its magnetic state. In austenite, there are regions with ferromagnetic order (ferromagnetically ordered nanoclusters), the number and size of which increase with decreasing temperature or upon application of an external magnetic field [13]. Ferromagnetically ordered nanoclusters are hypothesized sites of martensite nucleation during steel quenching [14,15].…”