ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Неравновесная кристаллизация сплавов из "Теория термической обработки металлов " Кроме выравнивающей диффузии, внутри твердой фазы, необходимо межфазовое взаимодействие расплава и кристаллов, которое приводит к дополнительному обогащению твердого раствора компонентом В из расплава так, чтобы состав по всему объему твердой фазы соответствовал точке Ь на линии солидуса. [c.16] Кристаллизация твердого р аство ра заканчивается тогда, когда его средний состав совпадает с составом сплава. Равновесная кристаллизация сплава X заканчивается при температуре в точке с . [c.16] В неравновесных условиях средний состав твердого раствора при этой температуре (точка р) не со Впадает с составом сплава. От-нощение р(11р1 характеризует относительное весовое оличество неравновесной жидкой фазы при температуре /4. Неравновесная кристаллизация будет продолжаться ниже температуры до тех пор, пока средний состав твердой фазы не совпадет с составом сплава в точке 5. В этот момент поверхностный слой кристалла имеет соста1В точки т. Если диффузия в твердой фазе полностью подавлена, то кристаллизация закончится при температуре плавления компонента В. [c.16] Каждый шлав цри определенной скорости охлаждения и соответственно определенной полноте прохождения диффузионных процессов характеризуется своей линией изменения среднего состава-твердого раствора и соответственно своей температурой неравновесного солидуса (рис. 3). Линия А Ьс1кВ, проходящая через точки конца кристаллизации всех сплавов, называется неравновесным солидусом системы. [c.17] Между линиями равновесного и неравновесного солидуса имеется не только количественная разница в температурах, но и важное качественное различие. Линия равновесного солидуса обладает двумя функциями во-первых, она является геометрическим местом точек температур конца кристаллизации сплавов и во-вторых, она одновременно является геометрическим местом точек состава твердой фазы, равновес- ной с жидкой фазой в интер-Лвале кристализации. Линия не-равновесного солидуса является только геометрическим местом точек температур конца кристаллизации сплавов в конкретных условиях охлаждения. Следовательно, нельзя, как это иногда делают, определять по линии неравновесного солидуса системы средни состав твердого раствора, сосуществующего с жидкой фазой. [c.17] В результате неравновесной кристаллизации твердого раствора химический состав в сечении каждого кристаллита оказывается переменным. Кристаллиты твердого раствора обычно растут -в-виде дендритов. Оси дендритов, образовавшиеся при более высоких температурах, обогащены ко(мпонентом, повышающим точку солидуса, а оси и межосные пространства, образовавшиеся при более низких температурах, обогащены компонентом, понижающим точку солидуса. Вследствие разной травимости участко -твердого раст 0(ра с разной концентрацией на шлифе выявляется неоднородность по химическому составу внутри каждого зерна (рис. 4,а). Образование неоднородности по химическому составу внутри кристаллитов раствора называется, как известно из курса металловедения, внутрикристаллитной или дендритной ликвацией. [c.17] В более легированном сплаве Х2 средний состав твердого раствора при неравновесной кристаллизации изменяется ло ири-вой Новым является то, что средний состав твердого раствора не попадает на фигуративную прямую (ординату) сплава выше эвтектической или перитектической температуры. Равновесная кристаллизация сплава Х2 должна закончиться в точке т. В неравновесных условиях ниже температуры точки т в сплаве Хг состав жидкого раствора изменяется вплоть до эвтектической (е) или перитектической (р) точки, а состав периферийного слоя первичных а-кристаллов — до точки а. Следовательно, в сплаве Х2 закристаллизуется эвтектика (рис. 5,а) или по перитектической реакции образуется фаза р (рис. 5,6). Неравновесная кристаллиза- ция сплава Х2 заканчивается при температуре п. [c.18] Положение концентрационной границы появления вто(рой фазы из расплава (точки к) зависит от koipo th охлаждения. В равновесных условиях эта граница совпадает с точкой предельной растворимости при эвтектической или перитектической температуре (с точкой а на рис. 5). С увеличением скорости охлаждения концентрационная граница появления второй фазы сдвигается в сторону основного компонента из-за подавления выравнивающей диффузии в твердом растворе и при полном отсутствии такой диффузии совпадает с ординатой этого компонента на диаграмме состояния. [c.20] Зкоперименты показали, что в диапазоне скоростей охлаждения при кристаллизации, который реализуется в производственных условиях, выравнивающая диффузия в твердом растворе сильно подавлена и неравнавеоная избыточная фаза кристаллизуется при весьма малых концентрациях второго компонента в сплаве (табл. 1). [c.20] В литых сплавах типа Хг на рис. б,а количество неравновесной эвтектической жидкости обычно невелико и поэтому эвтетика структурно вырождается в одну фазу а-фаза из эвтектики отлагается на дендритных ячейках (сечениях ветвей дендритов) первичных а-кристаллов, сливаясь с ними, а по границам дендритных ячеек под мимроакопом обнаруживаются только включения второй фазы р эвтектического происхождения. [c.20] Кроме перечисленных выше отклонений от равновесной рсрис-таллизац , возможны и другие. Например, в сплаве Хг (рис. 5,6) при ускоренном охлаждении пери-тектическая реакция часто не успевает полностью совершиться и оставшаяся жидкая фаза меняет свой состав по линии ре. В результате в сплаве Х при температуре точки X ) образуется эвтектика Р+7, и сплав оказывается трехфазным (а-ЬР+у)- В многокомпонентных сплавах возможны весьма разнообразные отклонения от равновесия при кристаллизации например, может появиться тройная эвтектика, резко снижающая точку плавления сплава. [c.21] Суммируя, можно отметить, что в результате неравновесной кристаллизации твердого раствора создаются следующие отклонения от равновесного состояния а) возникает внутрикристаллитная ликвация б) понижается точка солидуса сплава в) из расплава кристаллизуются избыточные фазы, которых не должно быть. в равновесных условиях, и вместо однофазной образуется двухфазная или многофазная структура . г) увеличивается количество второй фазы, сели в равновесных условиях сплав должен быть гетерофазным. [c.21] Вернуться к основной статье