Процесс кристаллизации н фазовые превращения в сплавах

Внутренние напряжения оказывают большое влияние не только на прочность металлов и сплавов, но и, изменяя запас свободной энергии и ее распределение, определяют формирование структуры, влияют на процессы кристаллизации, фазовые превращения, диффузию и все процессы, происходящие в структуре металлов и сплавов. [c.76]

ПРОЦЕСС КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ [c.45]

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]

Диаграммы состояния двойных сплавов. Диаграммы состояния (графические изображения), дающие наглядные представления о кристаллизации и превращениях (переходах в другие состояния) двойных металлических сплавов при нагреве и охлаждении, строят опытным путем. Их построение выполняют следующим образом. Изготовляют серию сплавов различного состава и для каждого из них строят кривую охлаждения (см. рис< 2, 5). Затем по полученным на графиках перегибам или остановкам (горизонтальные площадки), которые соответствуют превращениям сплавов при охлаждении, определяют их критические температуры, т. е. температуры, при которых начинается или заканчивается процесс фазовых превращений. [c.11]

Кристаллизация сплава 1 начинается при температуре 4 и заканчивается при температуре 4- После затвердевания сплав состоит только из кристаллов твердого раствора а и при дальнейшем понижении температуры никаких фазовых превращений не претерпевает. Кристаллизация сплава 2 начинается при температуре 4 и заканчивается при температуре 4- Состав жидкой фазы в процессе кри- [c.114]

Все промышленные сплавы (2Zn+Mg 10%) при 440° С находятся в области а-твердого раствора. Фазы (т1, Т), присутствующие при 200° С (25° С) являются вторичными, т. е. выделяются из твердого раствора в процессе охлаждения и последующих выдержек. На рис. 74 представлен вертикальный разрез диаграммы состояния системы А1— п—Mg для суммы цинка и магния 8%, дающий представление о кристаллизации и фазовых превращениях в твердом состоянии [2]. Изменение растворимости цинка и магния в алюминии с температурой указывает на возможность упрочнения сплавов при термообработке г Основные упрочняющие 166 [c.166]

Термический анализ основан на выделении или поглощении тепла при внутренних превращениях, происходящих в металлах и сплавах. Так, при помощи термического анализа можно определить температуры фазовых превращений (критические точки), например, температуры кристаллизации, аллотропических превращений и др. При испытании в процессе нагрева и охлаждения металла регистрируются температура и время. В результате термического анализа получают кривые нагрев — охлаждение для данного металла или сплава горизонтальные площадки или перегибы на кривых нагрев — охлаждение, наблюдаемые при определенных температурах, соответствуют критическим точкам превращений. [c.23]

Образование аустенита при нагреве подчиняется общим законам вторичной кристаллизации, изложенным в теории сплавов. Зерна аустенита возникают на поверхностях раздела феррита и вторичного цементита и внутри зерен перлита. Число возникающих зерен аустенита (в связи с тем, что этот процесс является диффузионным) зависит от температуры нагрева чем она выше, тем больше образуется зерен аустенита. Поэтому в практике сталь нагревают немного выше температур фазовых превращений (на 30—50°). [c.114]

Термический метод основан на выделении или поглощении теплоты при внутренних превращениях, происходящих в металлах и сплавах. При помощи термического метода можно определить температуры фазовых превращений (критические точки), например, температуры кристаллизации, аллотропические превращения и др. При испытании в процессе нагрева и охлаждения металла регистрируют температуру и время, строят кривые нагрева и охлаждения и диаграммы состояния сплавов. [c.85]

Кристаллизация металла сварочной ванны начинается у границы с не-расплавившимся основным металлом В зоне сплавления. Различают кристаллизацию первичную и вторичную. Первичной кристаллизацией называют процесс перехода металлов и сплавов из расплавленного (жидкого) состояния в твердое. Структура металлов, не имеющих аллотропических превращений, определяется только первичной кристаллизацией. Металлы и сплавы, имеющие аллотропические формы или модификации, после первичной кристаллизации при дальнейшем охлаждении претерпевают вторичную кристаллизацию в твердом состоянии — переход из одной аллотропической формы в другую (фазовые превращения). [c.42]

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]

Рассмотрим теперь кристаллизацию сплава Ge-Si, содержащего, например, 70% Si Хт на рис. 4.1). Выше температуры Ту сплав находится в жидком состоянии (L) и при охлаждении до Ту не претерпевает фазовых превращений. Начиная с Ту раствор оказывается пересыщенным кремнием, и из него начинает выделяться твердый раствор а, более богатый Si, чем исходная жидкость L. Поэтому в результате кристаллизации расплав обедняется Si. Первые выделяющиеся кристаллы имеют состав, отвечающий точке 3 (90% Si и 10% Ge). По мере охлаждения от Ту до Т г происходит дальнейшая кристаллизация сплава, в ходе которой количество жидкой фазы уменьшается, а твердой увеличивается. При Тг исчезают последние капли расплава. В ходе кристаллизации от Ту до Тг составы жидкой и твердой фаз непрерывно изменяются. Если процесс кристаллизации идет с очень малой скоростью (так, что превращения успевают совершиться в соответствии с равновесной диаграммой состояния), то состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидуса от точки 2 к точке /, а состав твердой фазы — по линии солидуса от точки 3 к точке 4. К концу кристаллизации твердый раствор имеет состав, равный составу исходной жидкости. [c.146]

Диаграмма состояния железо - цементит. В диаграмме состояния железо - цементит (Fe-Fe,С) рассматриваются процессы кристаллизации железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна) и превращения в их структурах при медленном охлаждении от жидкого расплава до комнатной температуры. Диаграмма (рис. 14) показывает фазовый состав и структуру [c.28]

Рентгенографические исследования [100, 109] подтверждают, что непосредственно в процессе деформирования стали по режиму ВТМО происходит выделение углерода и одновременное дробление блоков аустенитных зерен. Однако у стали, не прошедшей отпуска, последний эффект не проявляется, поскольку он перекрывается более сильным эффектом, связанным с обеднением аустенита углеродом при деформации. При сравнительно небольших степенях обжатия (до 30%), не вызывающих значительного выделения углерода из твердого раствора, но приводящих к его деформационному упрочнению, снижается способность аустенита к образованию полос сдвига. А именно полосы сдвига при их образовании являются потенциальными центрами кристаллизации (для последующего мартенситного превращения). Все это приводит к увеличению остаточного аустенита после таких режимов ТМО, что было отмечено также в ряде других работ [106, 120 и др.]. При больших степенях деформации решающую роль в рассматриваемых процессах приобретает другой фактор — обеднение аустенита углеродом. В результате точка мартенситного превращения повышается, а количество остаточного аустенита в структуре стали уменьшается [100]. Такое изменение соотношения фазовых составляющих приводит к повышению не только прочности, но и пластичности стали при некоторых средних значениях обжатия после ВТМО наблюдается максимум пластичности, что соответствует состоянию, когда после закалки сохраняется наибольшее количество остаточной у- или р-фазы (для сплавов на основе титана) [100, 130, 134]. [c.82]

Напряжения второго рода возникают главным образом вследствие неоднородности кристаллического строения и различия физико-механических свойств фаз и структур сплавов. Фазы (например, в черных металлах феррит, аустенит, цементит, графит), обладают различной кристаллической решеткой их плотность, прочность и упругость, теплопроводность, теплоемкость, характеристики теплового расширения различны. Структуры, представляющие собой смесь фаз (например, перлит в сталях), а также закалочные структуры, в свою очередь, обладают отличными от смежных структур свойствами. Различие кристаллической ориентации зерен металла, обусловливает анизотропию физико-механических свойств микрообъемов металла. В результате совместного действия этих факторов возникают внутризеренные и межзеренные напряжения еще в процессе первичной кристаллизации и при последующих превращениях во время остывания. При высоких температурах напряжения уравновешиваются в силу пластичности материала. Однако они проявляются в низкотемпературной области, возникая при фазовой перекристаллизации и выпадении вторичных фаз (фазовый наклеп), при каждом общем или местном повышении температуры (в силу различия теплопроводности и коэффициентов линейного расширения структурных составляющих), приложении внешних нагрузок (в силу различия и анизотропии механических свойств), а также при наклепе, наступающем в результате общего или местного перехода напряжений за предел текучести материала. [c.153]

Склонность сплавов к возникновению напряжений и образованию трещин в отливках возникает в процессе их кристаллизаци ), фазовых превращений, неравномер ого остывания отдельных частей отливе с разной толщиной стенок и торможения усадки со стороны стержней и элементов литейной формы. [c.132]

Конец XIX и начало XX в., ознаменовавшиеся крупными достижениями в области техники, отмечены значительными успехами и в изучении свойств железоуглеродистых сплавов. Работы П. П. Аносова, Н. В. Калакуцкого, Д. К. Чернова, В. Н. Линина, В. Е. Грум-Гржимайло и других в России [72], Сорби, Аустена, Ледебура и еще ряда ученых за рубежом привели к формированию определенной системы взглядов на процессы кристаллизации и фазовых превращений в железоуглеродистых сплавах и на основные факторы, регулирующие свойства таких сплавов. Именно к этому времени и сформировались представления о чугуне, как о стали, испорченной графитом. Такие представления, имевшие некоторое основание для уровня знаний начала XX в. в дальнейшем, как это будет показано ниже, оказались тормозом в использовании возможностей чугуна. [c.205]

Получить из суперсплавов изделие со структурой в виде столбчатых зерен, выстроенных в заданном направлении, или со структурой монокристалла можно и с помощью твердофазного процесса [6]. Нашли, однако, что жидко-твердым процессом фазового превращения, характеризуемым более высокой энергией, управлять легче, чем процессом твердофазным. К тому же, при твердофазном процессе образующаяся текстура зависит от химического состава, тогда как при направленной кристаллизации желаемую ниэкомодульную текстуру, повышающую сопротивление термической усталости, можно получить вне зависимости от химического состава сплава. Поэтому промышленное применение получил только процесс направленной кристаллизации, н на нем будет сосредоточено все внимание в последующих разделах данной главы. [c.240]

Структурная нестабильность металлов и сплавов может быть связана с фазовыми превращениями и не связана с ними. Не связанные с фазовыми переходами структурные изменения являются результатом изменения концентрации точечных дефектов с температурой и давлением, образования дислокаций и дефектов упаковки, взаимодействия и перераспределения дислокаций, формирования и рассыпания дислокационных границ, образования пор и их залечивания, гомогенизации и гетерогенизации (расслоения) растворов и промежуточных фаз, процессов деформации, реализуемых скольжением, двойникованием и межзерен-ными смещениями, образования трещин и др. Меняется структура и под влиянием фазовых превращений. Одни из них обусловлены изменением агрегатного состояния — конденсацией и возгонкой, кристаллизацией и плавлением. Другие — происходят в затвердевших металлах (твердофазные переходы) — полиморфные и изоморфные превращения, процессы растворения и выделения избыточных фаз, атомное и магнитное упорядочения и более сложные превращения — эвтектоидные, перитектоидные, монотектоидные, сфероидизация и коалесценция фаз к т. д. Структурные изменения, таким образом, многооСг зны, о чем свидетельствует приведенный выше перечень. [c.26]

Сведения о формировании диффузионной пористости при фазовых превращениях, сопровождающихся перераспределением компонентов между фазами, ограничены. Недостаток в убедительных экспериментальных данных объясняется отсутствием надежных методов выявления пористости. Обнаружение пористости сопряжено с определенными экспериментальными трудностями и пока является уделом микроскопии. Вследствие заполировывания и растравливания металла возможности оптической микроскопии невелики. Более надежную информацию, по-видимому, можно получить с помощью рентгеновской теневой микроскопии. Авторы работы [162] применили ее для исследования порообразования в сплаве АЛ27 в процессе кристаллизации и термической обработки. Они обнаружили, что во время термической обработки, при которой происходит растворение кристаллов AlgZr, вблизи растворившихся включений возникали сферические поры диаметром, равным примерно [c.97]

BOB / И III аналогична кристаллизации сплйвов в системе Си—Ni. Выше точки 1 сплав находится в жидком состоянии. В точке 1 начинается и в точке 2 заканчивается кристаллизация сплава. В процессе кристаллизации образуются кристаллы твердого раствора а (или Р), а состав остающейся жидкой фазы изменяется по линии 1—С. Состав твердой фазы изменяется по линии п—2. При дальнейшем понижении температуры никаких фазовых превращений в этом сплаве не происходит. [c.144]

По определению прочность равна примерно К й, где д, — характерный диаметр наиболее опасного трещиноподобного дефекта, а Кю представляет собой некоторую сложную функцию координат. Задачей металлургического процесса, помимо определенных условий химической и температурной устойчивости сплава, является создание минимальных по размерам и однородно распределенных в пространстве структурных ячеек, границы которых играют роль энергетических прочностных барьеров (такими ячейками чаще всего являются зерна основного металла и химически активных примесей, образующиеся из центров кристаллизации при отвердевании расплава роль барьеров, по-видимому, играют межкристаллитные пленки, образующиеся из химически неактивных атомов примесей, которые оттеснены к границе в процессе роста зерен). При этом начальный трещиновидный дефект в процессе нагружения развивается примерно до контролируемых заранее размеров зерна, так что в момент разрушения величина й примерно равна диаметру наибольшего зерна. Это поясняет тот факт, что прочность даже очень хрупких сплавов меняется в относительно небольшом диапазоне по сравнению с прочностью аморфных материалов типа стекла. Таким образом, основной путь увеличения металлургической прочности с точки зрения линейной механики разрушения состоит в увеличении Кю (применением легирующих добавок и термообработки, влияющей на фазовые превращения, в первую очередь на границах зерен) и уменьшении размера наибольшего зерна (гомогенизацией процесса кристаллизации). [c.400]

Образование аустенита при нагреве подчиняется общим законам вторичной кристаллизации, изложенным в теории сплавов. Зерна аустенита возникают на поверхностях раздела феррита и цементита и внутри зерен перлита. Число возникающих зерен аустенита (в связи с тем что этот процесс является диффузионным) зависит от температуры перенагрева чем она выше, тем больше образуется зерен. Поэтому на практике нагрев стали производят несколько выше температур фазовых превращений (на 30—50°). На процесс образования зерен аустенита оказывает влияние также величина и форма цементита в перлите. Чем меньше величина пластинок или зерен цементита, тем быстрее протекает процесс образования зерен аустенита. В пластинчатом перлите скорость образования зерен аустенита больше, чем в зернистом. [c.172]

Вертикальные разрезы про странственных диаграмм удоб ны, так как они позволяют оп ределить качественно (а в псев добинарных диаграммах также и количественно) изменение фазового и структурного состояния сплава в зависимости от температуры, т. е. характеризовать процессы кристаллизации из жидкости и превращений в твердом состоянии. Однако вертикальные разрезы характеризуют эти про [c.233]

Пользуясь правилом фаз и правилом отрезков, можно проследить за процессом кристаллизации любого плaвaJ[ Кристаллизация сплавов I и П1 аналогична кристаллизации сплавов в системе Си—Ni. Выше точки 1 сплав находится в жидком состоянии. В точке 1 начинается и в точке 2 заканчивается кристаллизация сплава. В процессе кристаллизации образуются кристаллы твердого раствора а (или р), а состав остающейся жидкой фазы изменяется по линии 1—С. Состав твердой фазы изменяется по линии п—2. При дальнейшем понижении температуры никаких фазовых превращений в этом сплаве не происходит. [c.156]

В соответствии с видами трещин, встречающихся в сварных соединениях, различают технологическую прочность металлов в процессе кристаллизации (горячие трещины) и в процессе фазовых превращений в твердом состоянг.и (холодные трещины). В справочнике вопросы образования холодных трещпн изложены только применительно к стали. По вопросу холодных трещин в титановых сплавах авторы отсылают читателей к книге М. X. Шорщорова [44]. [c.190]

В металлах и сплавах могут иметь место следуюшие основные виды фазовых превращений 1) переход чистого металла из твердого состояния в жидкое и обратно 2) переход металла из одной аллотропической формы вдругую 3) кристаллизация избыточной фазы (чистого металла, твердого раствора или химического соединения) при распаде твердого раствора в процессе охлаждения в случае его иересыщенности при данной [c.55]

В отличие от производства чистых или высокочистых сталей и сплавов сущность указанного воздействия заключается не в очистке (рафинировании) металлов, а в управляемом их загрязнении некоторыми химическими соединениями. Эти соединения могут формироваться непосредственно в жидким металле, при охлаждении -и кристаллизации, в послекристаллизационнЫй период и наконец - в твердой фазе в процессе фазовых превращений (эндогенное модифицирование). Они могут также вноситься в готовом виде во время разливок (экзогенное модифицирование). [c.360]

Использование вертикальных разрезов пространственных диаграмм удобно в том отношении, что позволяет указать качественно (а в псев-добинарных диаграммах также и количественно) изменение фазового и структурного состава сплава в зависимости от температуры, т. е. характеризовать процессы кристаллизации из жидкости и превращений в твердом состоянии. Однако вертикальные разрезы характеризуют эти процессы лишь для небольшого числа сплавов, а не для всех сплавов изучаемой тройной системы. [c.211]

По диаграмме состояния можно 1) устанавливать характер равновесных фаз и структуры в сплавах при различных температурах, 2) основываясь на знании факторов, влрмющих на процессы кристаллизации и перекристаллизации, предсказывать, какие изменения в строении сплавов могут иметь место при неравновесных условиях кристаллизации и охлаждения, 3) научиться понимать, чем обусловлены важнейшие механические (прочность, пластичность) и технологические свойства сплавов в соответствующем фазовом и структурном состоянии. Диаграммы состояния, как правршо, строят экспериментально. Для их построения обычно используют термический метод, с помощью которого получают кривые затвердевания и охлажденрм сплавов. По остановкам и перегибам этих кривых, обусловленных тепловыми эффектами превращений, определяют температуру превращений. [c.53]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...