Фазовые превращения в сплавах в твердом состоянии

Фазовые превращения в сплавах в твердом состоянии [c.103]

ОСОБЕННОСТИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СПЛАВАХ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ [c.64]

Вторичная кристаллизация сплавов происходит при аллотропических превращениях их компонентов или при частичном или полном распадении твердых растворов, при образовании новых твердых растворов, химических соединений или механических смесей. Все превращения в сплавах в твердом состоянии вызывают образование новых фаз и называются фазовыми превращениями, а температуры, при которых они протекают, носят название температур фазовых превращений. [c.13]

В металлах и сплавах в твердом состоянии фазовые превращения вызываются полиморфными превращениями, растворением или выделением фаз из твердых растворов в связи с изменением взаимной растворимости компонентов. Движущей силой превращений служит разность свободных энергий (термодинамических потенциалов в случае, если при превращении возникают высокие внутренние давления) исходной и образующихся фаз. При этом могут происходить два отличающихся своим механизмом типа превращений диффузионное и бездиффузионное (мар-тенситное). [c.492]

Типичные примеры фазовых переходов I рода переходы между твердым, жидким и газообразным состояниями, аллотропные превращения, многие фазовые превращения в сплавах и т. д. [c.257]

Обычно в процессе кристаллизации или фазовых превращений в твердом состоянии многофазных сплавов получают пластинчатую микроструктуру с чередованием пластин различных фаз. Типичный пример такой структуры — перлит в стали. Практический интерес представляет возможность трансформации такой структуры в равноосную. Хотя термодинамически равноосная микроструктура соответствует более равновесному состоянию, т. е. состоянию с меньшей поверхностной энергией, тем не менее только выдержка при высоких температурах не обеспечивает трансформацию пластинчатой микроструктуры в равноосную. Этот эффект, по мнению авторов работы [232], связан с низкой подвижностью меж-фазной границы, обусловленной хорошим сопряжением кристаллических решеток на ней. Тем не менее на ряде материалов при отжиге наблюдали деление пластин на фрагменты с последующей их сфероидизацией [233]. Однако при этом процесс развивается медленно. Существенное ускорение трансформации пластинчатой микроструктуры в равноосную наблюдается при термоциклировании [c.114]

Метод термического анализа (иначе физико-химического) основан на явлении теплового эффекта. Фазовые превращения в сплавах, например, появление твердой фазы в начале кристаллизации (или плавление при нагревании), переход металла в твердом состоянии из одной формы кристаллического строения в другую, растворение или выделение избыточной фазы и т. д., сопровождаются тепловым эффектом. В соответствии с этим на кривых измерений, построенных в координатных осях температура—время, при температурах фазовых превращений наблюдаются точки перегиба или температурные остановки Температуры, соответствующие фазовым превращениям, называются критическими точками. [c.121]

За последние годы советские ученые добились крупных успехов в области исследования фазовых превращений в сплавах, находящихся в твердом состоянии, при помощи рентгеноструктурного и магнитного методов. [c.53]

Дилатометрический анализ применяют в основном для определения критических температур фазовых и структурных превращений, происходящих в металлах и сплавах в твердом состоянии. Этот метод основан на изменении длины образца, вызванном объемными изменениями в металлах и сплавах при их нагреве и охлаждении. При испытании регистрируется длина образца и температура. В результате дилатометрического анализа получают кривую удлинение образца — температура резкие перегибы на кривой соответствуют температурам, при которых происходят фазовые и структурные превращения. Дилатометрический анализ производят на специальных приборах, называемых дилатометрами. Этот метод наиболее целесообразно применять для определения критических температур в металлах и сплавах, превращения в которых сопровождаются значительными объемными изменениями, например, в стали. [c.24]

Метод электрического сопротивления может быть применен для определения величины удельного электрического сопротивления р и температурного коэффициента электрического сопротивления <х, знание которых необходимо для характеристики металлов и сплавов, применяемых в электротехнике, а также для изучения фазовых и структурных превращений, протекающих в металлах и сплавах в твердом состоянии. Например, при исследовании процесса отпуска стали получают кривую электрическое сопротивление — температура отпуска. Изменение электрического сопротивления, характеризуемое этой кривой, указывает на превращения, протекающие в стали при отпуске. [c.25]

Из диаграммы видно, что свинец практически нерастворим в латуни в твердом состоянии и не оказывает заметного влияния на изменение границ фазовых превращений. В этих сплавах свинеЦ-всегда присутствует в виде самостоятельной фазы. [c.133]

Процессы кристаллизации, связанные с образованием новых растворов в твердом состоянии и наличием различных модификаций компонентов, происходят с теми же закономерностями, что и при кристаллизации жидких растворов. Основное отличие-превращений твердых растворов от жидких растворов состоит в том, что скорость диффузии в твердых растворах значительно меньше из-за малой подвижности атомов. Фазовые превращения в твердом состоянии протекают с более значительным отступлением от равновесных температур, т. е. твердые растворы склонны к значительным переохлаждениям и неравновесным состояниям. Этими особенностями твердых растворов пользуются на практике для получения фазовых составляющих с высокой степенью дисперсности и для изменения физических и механических свойств сплавов. [c.78]

Рис. 14. Диаграмма состояния сплава — твердого раствора с неограниченной растворимостью компонентов и схема фазового превращения в сплаве состава Сз

Рис. 16. Диаграмма состояния сплава—твердого раствора с ограниченной растворимостью компонентов п перитектикой, схема фазового превращения в сплаве с,.

Медные литейные сплавы. Диаграммы состояния меди с цинком, оловом, кремнием, алюминием и многими другими элементами характеризуются наличием фазовых превращений в твердом состоянии и указывают на возможность термообработки сплавов. [c.711]

Если гетерогенная система не находится в состоянии равновесия, то в ней возможен переход из одной фазы в другую, например, переход вещества из жидкого состояния в твердое или газообразное, переход из одной кристаллической формы в другую. К фазовым превращениям относятся и такие явления, как переход вещества из ферромагнитного состояния в парамагнитное, переход металлов в сверхпроводящее состояние, переход из неупорядоченного состояния в металлических сплавах твердых растворов в упорядоченное состояние, переход гелия I в гелий II. [c.175]

Во многих сплавах после их затвердевания, т. е. в твердом состоянии, происходят фазовые превращения. Они вызываются полиморфными превращениями компонентов и распадом твердого [c.45]

Мартенситное превращение является одним из основных фазовых превращений в твердом состоянии не только у стали, но и у многих сплавов, например, эвтектоидных сплавов на основе меди (Си — А1, Си — Sn и Си—Zn), сплавов титана и многих других. [c.204]

Экспериментальное построение диаграмм состояния возможно благодаря тому, что любое фазовое превращение сплава отмечается изменением физико-механических свойств (электросопротивления, удельных объемов и др.) либо тепловым эффектом. Переход сплава из жидкого состояния в твердое сопровождается значительным выделением теплоты, поэтому, измеряя температуру при нагреве или охлаждении в функции времени, можно по перегибам или остановкам на кривых охлаждения определить критические температуры, при которых происходят фазовые превращения. [c.87]

Термическая обработка сплавов, не связанная с фазовыми превращениями в твердом состоянии [c.154]

В машине- и приборостроении широкое применение находят металлы и сплавы — твердые растворы, не имеющие фазовых превращений в твердом состоянии (алюминий, медь, никель, ферритные и аустенитные стали, однофазные латуни и бронзы). [c.156]

Кроме фазовых превращений, в системе Fe-Ni существуют магнитные превращения у и -твердых растворов. Согласно равновесной диаграмме состояния (см. рис. 1.1,я), ниже 400 С все сплавы Fe-Ni независимо от состава ферромагнитны. Точка Кюри для а-растворов в двухфазной области (а+у) постоянна и находится при 760 С. Точка Кюри у-растворов с концентрацией никеля менее 40% также постоянна и находится при 400°С. Однако когда фазо- [c.8]

При исследовании процессов контактного взаимодействия наиболее важны вопросы фазовых превращений в зоне деформации, диффузионного перераспределения легирующих элементов твердых растворов под действием внешних факторов, образования и размножения линейных (дислокаций) и точечных (вакансий) дефектов кристаллической решетки, определения остаточных деформаций, преимущественной ориентации (текстуры), т. е. изменений внутренней структуры деформированных трением металлов и сплавов. Одним из преимуществ рентгеновского метода исследования материалов является то, что получаемые параметры структурного состояния являются усредненными по значительным объемам и обеспечивают удовлетворительную корреляцию с физическими свойствами изучаемых объектов. [c.67]

Общеизвестно значение и распространенность различных методов дилатометрических измерений при исследовании кинетики фазовых превращений в твердых веществах. Последние считаются одними из наиболее чувствительных и надежных. Не вскрывая существа превращений, они дают весьма точную временную характеристику суммарного процесса при применении простой и часто стандартной аппаратуры. Дилатометрический метод физико-химического анализа имеет то основное преимущество исследования фазовых превращений в твердых веществах, в том числе в металлах и сплавах, что величина объемного эффекта, наблюдающаяся при фазовых превращениях первого рода, зависит не от скорости нагрева или охлаждения, а только от температуры. Это позволяет в результате уменьшения скорости изменения температуры записывать объемные эффекты в условиях, приближающихся к равновесным, т. е. изотермическим. Указанное обстоятельство особенно важно, если мы пользуемся дилатометрическим методом при построении диаграммы состояний. Методом дилатометрического анализа, помимо непосредственного определения коэффициентов термического расширения, являющихся одной из основных характеристик материалов, можно также исследовать явления упорядочения и распада твердых растворов, рекристаллизации и вообще все процессы, которые сопровождаются экстремальным изменением объема. Немаловажным преимуществом является также возможность получения непрерывной записи кривых нагрева или [c.41]

Отжиг I рода. Этот вид термической обработки возможен для любых металлов и сплавов. Его проведение не обусловлено фазовыми превращениями в твердом состоянии. Нагрев при отжиге I рода, повышая подвижность атомов, частично или полностью устраняет химическую неоднородность, уменьшает внутренние напряжения, т. е. способствует получению более равновесного состояния. Основное значение при проведении такого отжига имеют температура нагрева и время выдержки при этой температуре, так как именно эти параметры определяют скорость процессов, устраняющих отклонения от равновесного состояния. Скорость нагрева и охлаждения для отжига I рода имеет второстепенное значение. [c.175]

Закалка. Закалка, как и отжиг П рода, осуществляется только для металлов и сплавов, имеющих фазовые превращения в твердом состоянии. Главное различие этих видов термической обработки — скорость охлаждения. Все виды отжига проводят с медленным охлаждением, а закалку — с быстрым. [c.176]

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]

Предпереходные аномалии были обнаружены акже для структурных фазовых переходов первого рода в твердом состоянии в системах Fe—N1, Fe—Мп и др. Это переходы типа мартенситного превращения, характеризующиеся малой теплотой и кристаллографической возможностью кооперативных смещений атомов. В работе [11.221 были получены температурные зависимости / в сплавах Fe—Мп и обнаружено уменьшение примерно за 50° до температуры мартенситного превращения (рис. 11.11). В этом же (только еще более широком, около 200 °С) интервале температур было обнаружено аномальное увеличение коэффициента диффузии и пластичности. Это позволило авторам указать, что для объяснения эффекта недостаточно обычного предположения о не- [c.152]

Поскольку при нагреве и охлажцении сплавов с реальными скоростями фазовые превращения в твердом состоянии протекают со значительным тепловым гистерезисом, следует отличать критические температуры при нагреве сплава от аналогичных температур при его охлаждении. [c.129]

Объемная доля фаз. Ее необходимо знать при построении диаграмм состояния, исследованиях фазовых превращений в твердом состоянии (получение термокинетических диаграмм)—см. 1.9.6.1, процессов рекристализации (см. 1.10), диффузии и спекания. С помощью этого параметра можно оценивать прочность и вязкость сплавов. [c.181]

Предпереходные аномалии были обнаружены также для структурных фазовых переходов первого рода в твердо.м состоянии, в системах Ее — N1, Ее — Мп и др. Это переходы типа мартенситного превращения, характеризующиеся малой теплотой и кристаллографической возможностью кооперативных смещений атомов. В работе [20] были получены температурные зависимости fa в сплавах Ее Мп и обнаружено уменьшение fa при охлаждении сплава примерно на 50° выше тем- [c.169]

Диаграмма состояния трехкомпокектной системы строится внутри треугольной призмы, основанием которой служит концентрационный треугольник, а значения температур фазовых переходов откладываются на перпендикулярах, восстановленных в фигуративных точках рассматриваемого сплава. Диаграмма состояния тройной системы для неограниченной взаимной растворимости компонентов в жидком и твердом состояниях и отсутствия полиморфных превращении приведена на рис. 8.21, а. Изображение простракственкой модели на практике [c.179]

О наличии фазовых превращений в твердом состоянии в системе Аи — Си можно судить по таким свойствам, как теплоемкость и электросопротивление. На рис. 10.14 приведена зависимость злектросопротивления сплавов Аи — Си в отожженном и неотожженном состояниях от концентрации. Куполообразная форма кривой для неотожженных сплавов объяс- [c.217]

При фазовом превращении почти всегда наблюдается изменение объема образца, чем можно воспользоваться для исследования строения сплавов к настоящему времени в литературе описаны многие типы приборов, в основе которых лежат одни и те же общие принципы. Образец, имеющий однородный химический состав, подвергают нагреву или охлаждению в устройстве, которое передает изменение длины образца на записывающее устройство, расположенное вне печи. Основное преимущество этого метода, как и метода измерения электропроводности, заключается в том, что скорость нагрева и охлаждения может быть достаточно мала для обеспечения приближения к равновесию если же это неосуществимо, то можно поддерживать температуру на заданном уровне до тех пор, пока установившееся состояние не будет свидетельствовать о достижении равновесия. Этот метод хорошо применять для исследования фазовых превращений в твердом состоянии, которые имеют небольшой тепловой эффект или протекают слишком медленно, чтобы их можно было обнаружить методом термического анализа. Возможнос гь поддержания температуры на заданном уровне до тех пор, пока образец не достигнет равновесного состояния, также исключает явление гистерезиса, обычно наблюдаемое при исследовании некоторых превращений в твердом состоянии с помощью термического анализа, однако на практике этот метод может привести к очень продолжительным выдерн кам при отжиге. Обычно дилатометрический анализ проводится при очень низких скоростях нагрева или охлаждения с целью свести температурный гистерезис к минимуму. [c.114]

Исследуемые сплавы в исходной состоянии являются равновесными, т. е. содержание легирующих элементов таково, что в соответствии с температурной зависимостью растворимости легирующего элемента в меди сплав в широком диапазоне.температур не претерпевает фазовых превращений. При длительных испытаниях на трение в условиях избирательного перено са наличие флуктуаций концентрации легирующих элементов и неоднородности химического состава по глубине зоны деформации не вызывает процессов, связанных с распадом а-твердого раствора. [c.158]

Существенные изменения наблюдаются для фазового состава сплава (табл. 10). В исходной структуре сплава на рентгенограммах образцов выявлены две фазы а-твердый раствор Си—5п и интерметаллид Сиз ЗПв, который согласно диаграмме состояния "Си—8п входит в состав эвтектоида а + б. После трения увеличивается интенсивность линий интерметаллического соединения Сцз15п8 (551) и (882) и появляются дополнительные линии, соответствующие этому соединению. Кроме того, рентгенограммы тонких поверхностных слоев (толщиной около 1 мкм) фиксируют появление новых линий, идентификация которых указывает на их соответствие фазе СидЗп. Образование интерметаллида является результатом фазовых превращений, связанных как с распадом -твердого раствора, о чем свидетельствует некоторое уменьшение периода решетки в слоях этой толщины (см. рис. 78), так и, очевидно, с частичным распадом интерметаллического соединения Сиз15п8. В процессе трения в минеральном масле при данных [c.176]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...