ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности фазовых превращений в сплавах в твердом состоянии из "Металловедение и термическая обработка металлов " В некоторых сплавах после их затвердевания, т. е. в твердом состоянии, происходят фазовые превращения. Они вызываются полиморфными превращениями компонентов и распадом твердого раствора в связи с изменением взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии. [c.117] Превращения в твердом состоянии протекают в результате образования зародышей новой фазы и последующего их роста. Кристаллизационные процессы образования фаз в твердом состоянии подчиняются тем же закономерностям, что и процессы кристаллизации из жидкости. Остановимся лишь на особенностях превращения в твердом состоянии. [c.117] Диффузионная подвижность атомов в твердом состоянии значительно меньше, чем в жидкой фазе. Поэтому образование и рост зародышей новой фазы в твердо.м состоянии затруднены сложностью получения требуемых флуктуаций состава и замедленным подводом атомов одного из компонентов исходной (матричной) фазы к границам растущего кристалла. [c.118] Превращение в твердом состоянии характеризуется также тем, что при образовании зародыша новой фазы во многих случаях соблюдается принцип структурного и размерного соответствия. Тогда зародыш новой фазы ориентирован так, что он сопряжен с исходной фазой по определенным кристаллографическим плоскостям, наиболее сходным по расположению атомов и ио расстоянию между ними. [c.118] Когерентный рост может быть нарушен и при достижении растущим кристаллом границы зерна или других дефектов кристалла. [c.119] При высоких температурах (выше температуры порога рекристаллизации), когерентность быстро нарушается, поскольку предел упругости оказывается сильно сниженным, однако рост кристаллов новой фазы продолжается достаточно быстро, но уже в результате диффузионного перемещения атомов от матричной фазы к новой через границу раздела фаз. Такой меха-низм превращения называют диффузионным или нормальным. [c.119] Если при этом между исходной и новой фазами существует структурное соответствие, то новая фаза располагается вдоль определенных кристаллографических плоскостей исходной фазы в виде пластин или игл. Такую структуру называют видман-штеттовой . Кристаллы новой фазы ускоренно растут в тех плоскостях и направлениях решетки исходной фазы, в которых легко обеспечивается ориентационная связь между этими двумя фазами. При температурах выше порога рекристаллизации, когда превращение протекает по нормальному (диффузионному) механизму, взаимная ориентация фаз возможна только прл - х кристаллографическом соответствии. [c.119] Если новая стабильная фаза по составу и структуре кристаллической решетки сильно отличается от исходной, нередко возникает метастабильная фаза, которая по составу или структуре является промежуточной. Несмотря на то, что образование ме-тастабильной фазы хотя и ведет к снижению свободной энергии системы, но оно не обеспечивает ее минимума. Образование ме-тастабильной фазы в ряде случаев кинетически более выгодно, так как она лучше сопрягается с решеткой исходной фазы и требует меньших флуктуаций концентрации. [c.119] В некоторых случаях наблюдается многоступенчатый переход к стабильной фазе через две и большего числа метастабиль-ных фаз. Закономерности перехода к стабильной фазе через метастабильные называют правилом ступеней. [c.119] Промежуточную фазу можно наблюдать, в частности, в та-хой важной системе, как Ре—С, где вместо стабильной фазы графита образуется метастабильная фаза цементит РезС. [c.119] При определенных условиях метастабильная фаза переходит в стабильную, что сопровождается снижением свободной энергии. Этот переход обычно ведет к нарушению когерентной связи решеток и образованию обычной межфазной границы рис. 61,6). [c.119] При больших скоростях охлаждения можно подавить нормальные диффузионные превращения, например полиморфное, распад твердого раствора и др. В этом случае сплав после охлаждения будет состоять из метастабильной при низкой температуре фазы, устойчивой при высокой температуре. [c.120] В случае полиморфного превращения при переохлаждении высокотемпературной фазы до низких температур чаще происходит бездиффузионное превращение высокотемпературной модификации в низкотемпературную. Бездиффузионное превращение осуществляется сдвиговым путем. В основе сдвигового механизма превращения лежит кооперативное и закономерное перемещение атомов, при которых они сохраняют своих соседей и смещаются по отношению один к другому на расстояния, меньще межатомных. Изменение состава фаз при этом не происходит. Такое превращение называют мартенситным, а образующуюся фазу — мартенситом . При протекании превращения образующийся кристалл мартенсита когерентно связан с исходной фазой и его рост идет с большой скоростью (-- 10 м/с) даже при температурах, близких к абсолютному нулю. Поэтому такое превращение называют атермическим. [c.120] При нарушении когерентности решеток дальнейший упорядоченный переход атомов из одной модификации в другую становится невозможным, и рост кристалла мартенсита прекращается. Диффузионный переход атомов из одной фазы в другую при таких низких температурах практически исключается. [c.120] Кроме нормального (диффузионного) и мартенситного (без-диффузйонного) полиморфного превращения в сплавах иногда происходит и промежуточное превращение, получивщее название массивное. При этом превращении меняется тип решетки без изменения состава фаз. Массивное превращение протекает по нормальному механизму, однако вследствие значительного переохлаждения диффузия на большие расстояния не происходит. [c.120] Вернуться к основной статье