Рост центров новой фазы

Опыты показали, что для углеродистых сталей в некоторых случаях наблюдается весьма хорошее совпадение экспериментальных и расчетных данных. Однако это еще не позволяет судить о механизме превращения. Выводы, сделанные на основании данных об энергии активации и скорости роста центров новой фазы, часто являются неоднозначными (см. гл. III). [c.18]

Решения этого уравнения для различных случаев зарождения и роста центров новой фазы были даны Аврами [ 17] и выражаются обычно зависимостью вида [c.67]

Здесь кинетический параметр к определяется скоростью зарождения и роста центров новой фазы [c.67]

Как следует из работы [ 56], это выражение на ранних этапах справедливо и для превращений, сопровождающихся концентрационным перераспределением элементов. Перенос растворенного вещества, осуществляемый путем диффузии, начинает лимитировать скорость роста центра новой фазы лишь после достижения им достаточно больших размеров pjp. В начале же превращения скорость процесса определяется скоростью перестройки решетки. [c.74]

Рост центров новой фазы [c.183]

Определение таких параметров превращения, как скорость зарождения центров новой фазы и скорость их роста, позволяет получить информацию о многих особенностях процессов фазового перехода и, в частности, определить энергию активации. Этот метод применялся для исследования распада переохлажденного аустенита. Значения энергии активации, экспериментально определенные в этих работах, удовлетворительно совпали с вычисленными из теоретических соображений на основании данных о скорости роста зародышей новой фазы, что свидетельствует о правомерности использования данных расчетов. [c.71]

Перлитное превращение протекает в верхней температурной области. Как и всякий кристаллизационный процесс, происходящий в твердом состоянии при переохлаждении, это превращение совершается путем зарождения центров превращения и последующего роста кристаллов новой фазы. Поэтому перлитное превращение определяется двумя параметрами скоростью зарождения центров превращения с. з. ц. (мм -с ) и линейной скоростью роста кристаллов из этих центров л. с. р. (мм с ) [1]. [c.5]

Рассматривая стабильность фаз, Гиббс различает два типа флуктуаций флуктуации, отвечающие радикальным атомным перестройкам в пределах малых локальных областей, и флуктуации, отвечающие незначительным атомным перестройкам в больших объемах. Большинство фазовых превращений — распад твердого раствора, эвтектоидное, мартенситное превращения — обусловлено неустойчивостью системы к флуктуациям первого типа и начинается с образования физически различимых центров новой фазы (процесс зарождения), после чего области, претерпевшие превращение, растут в окружающую-метастабильную фазу (процесс роста). Соответствующие пре-вращеиия являются гетерогенными в том смысле, что во время превращения в системе существуют макроскопические области различной структуры или состава, даже если начальное и конечное состояния однофазны. [c.200]

Условия практической реализации метастабильных состояний определяются кинетикой появления и роста в системе центров новой фазы. Будем считать систему чистой, т. е. не содержаш ей включений и слабых мест, играющих роль искусственной затравки фазового перехода. Вскипание перегретой жидкости является термодинамически необратимым процессом. На его первой стадии возникают спонтанные зародыши пара, г г . Каждый такой акт связан с преодолением потенциального барьера Затем происходит быстрый рост пузырьков и их перемещение в жидкости. Эта вторая стадия процесса относится к макроскопической кинетике и здесь не обсуждается. Рассмотрим подробнее изменение свободной энтальпии системы при возникновении в жидкости пузырька пара. Процесс считаем изобарно-изотермическим. В этом случае ДФ — ш работа образования пузырька определяется формулой (2.1). Ее удобно преобразовать с помощью приема, который был использован в 8. Подставляя в [c.38]

Если появился кристаллик новой фазы с размером меньше критического, то дальнейший его рост должен сопровождаться увеличением свободной энергии. Такой кристаллик термодинамически неустойчив, он рассасывается в исходной фазе. Если же каким-либо путем возникает кристаллик с размерами больше Окр, то он может самопроизвольно расти, так как его рост сопровождается уменьшением свободной энергии. Следовательно, центрами кристаллизации являются только способные к самопроизвольному росту зародыши новой фазы, имеющие размеры не меньше некоторой критической величины Якр- [c.126]

Перекристаллизация в сплавах, подчиняясь общим законам кристаллизации из жидкого состояния, имеет свои особенности, которые обусловлены тем, что образование центров кристаллизации и рост зародышей новой фазы происходит в твердой анизотропной среде. [c.54]

Образование этих новых по форме и размеру зерен при малых степенях переохлаждения происходит диффу-зионны.м путем, т. е. путем возникновения и последующего роста зародышей новой фазы — так называемых центров кристаллизации. [c.105]

Диаграмма изотермического превращения аустенита. Эвтектоидное превращение аустенита в перлит или перлита в аустенит носит кристаллизационный характер, т. е. связано с зарождением центров новой фазы под влиянием атомных флуктуаций в кристаллической решетке твердого раствора и ростом зародышей, достигших критической величины. [c.108]

Так как с увеличением степени переохлаждения вначале увеличиваются и число центров, и скорость роста зародышей новой фазы (фиг. 16), то, следовательно, увеличивается скорость [c.108]

При анализе влияния скорости охлаждения па температурные интервалы и длительность диффузионных превращений следует учитывать, что максимум скорости зарождения центров новой фазы обычно располагается при более низких температурах, чем максимум линейной скорости роста. Однако несмотря на это при относительно небольших скоростях охлаждения (И х—И ц), когда превращение становится заметным при относительно высоких температурах, резкое увеличение длительности инкубационного периода (в сравнении с изотермическим превращением) принципиально может бить обусловлено ограничением не только процесса зарождения новой фазы, но и ее роста в связи с влиянием скрытой теплоты превращения. При более высоких скоростях охлаждения (И и— И ху) температура начала заметного превращения смещается в область средних температур, где скорость зарождения наиболее высока, но [c.136]

Фазовые превращения никогда не проходят одновременно во всем объеме материала. В начале процесса в разных местах исходной фазы образуются центры новой фазы — стабильные частицы новой фазы, которые затем разрастаются благодаря процессам переноса. Процесс роста кристаллов принято представлять состоящим из трех основных стадий 1) возникновения неравновесного состояния — переохлаждения для исходной жидкой фазы или пересыщения для газовой фазы 2) образования центров новой фазы 3) увеличения их линейных размеров — собственно рост кристалла. При данной температуре жидкую фазу называют переохлажденной, если ее температура ниже температуры равновесного образования твердой фазы. При данной температуре газовую фазу пазы- [c.171]

Рост в виде монокристалла с минимальным количеством неравновесных дефектов будет происходить в неравновесных условиях только при выполнении определенных требований. Основные из них обеспечение преимущественного роста одного центра новой фазы и обеспечение отвода выделяющейся на фронте кристаллизации скрытой теплоты кристаллизации только через твердую фазу в направлении нормальном фронту кристаллизации. Рассмотрим более детально влияние условий роста кристаллов на их дефектность. [c.240]

Иметь в виду, что вероятность образования случайных зародышей зависит от градиента температуры в расплаве Ж ехр(—В/ДГ) и уменьшается с уменьшением скорости кристаллизации, то есть, например, при слоисто-спиральном механизме роста растущей грани V (ЛТ) ), поэтому уменьшение скорости кристаллизации способствует уменьшению вероятности образования центров новой фазы. [c.241]

При значительных и заметно анизотропных термических напряжениях дислокации располагаются в плоскостях скольжения и группируются в малоугловые границы. Большое влияние на возникновение МУГ оказывает форма фронта кристаллизации, которая определяется осевыми и радиальными температурными градиентами при выращивании. При выпуклом в расплав фронте кристаллизации рост грани кристалла происходит чаще всего в результате разрастания одного двумерного зародыша, возникающего в наиболее холодной центральной части грани. При вогнутом в кристалл или плоском фронте кристаллизации рост грани может происходить от нескольких одновременно разрастающихся двумерных зародышей. Таким образом, источниками малоугловых границ являются все те же термические напряжения в кристалле и одновременный рост нескольких центров новой фазы. В монокристаллах со структурой типа [c.243]

Для полного описания процесса зародышеобразования необходимо знать следующие основные характеристики а) размер критического зародыша б) скорость образования центров новой фазы и концентрацию критических зародышей с учетом возможного их изменения со временем в) структуру и ориентацию критических зародышей. Все эти величины тесно связаны с условиями роста — степенью пересыщения газообразной фазы, температурой конденсации, скоростью конденсации, скоростью поверхностной диффузии, структурой и чистотой поверхности подложки и т.д. [c.325]

Таким образом, мы нашли как концентрация критических зародышей я и скорость образования центров новой фазы V зависят от условий роста в рамках термодинамического подхода. [c.327]

Г.Тамман ввел количественные характеристики процесса кристаллизации расплава число центров новой фазы, возникающих в единицу времени в единице объема, т.е. скорость зарождения центров (СЗЦ) и линейную скорость роста кристаллов из этих центров (ЛСР). С увеличением переохлаждения обе эти характеристики растут, достигают максимума и при больших переохлаждениях падают до нуля. [c.50]

Фазовые превращения начинаются с образования и роста центров кристаллизации новой фазы. Кинетика фазовых превращений определяется скоростью зарождения Пз и роста Цр центров кристаллизации. [c.101]

Существование кластеров в конденсируемых средах указывает на протекание процессов упорядочения с образованием локальных областей, обладающих ближним порядком, задолго до момента, когда начинается спонтанное образование и рост зародышей (центров кристаллизации) новой фазы. В связи с этим возникает ряд дополнительных вопросов. Какова концентрация [c.63]

Как известно, к анализу процессов образования кристаллов не только из жидкой фазы, но и в случае фазовых превращений в твердом состоянии могут быть привлечены представления о кристаллизационных параметрах - скорости зарождения центров кристаллизации с и скорости их роста С. В чисто математическом аспекте задача описания кинетических закономерностей таких превращений при изотермическом характере процесса решена Н.А. Колмогоровым и устанавливает временную зависимость объема новой фазы в виде [c.67]

Для распада пересыщенного твердого раствора характерно наличие трех последовательных стадий зарождение, рост, коа-лесценция. Зарождение частиц фазы выделения описано в 2. Рост центров новой фазы, состав которой отличается от состава матрицы, определяется диффузией, и на начальных стадиях, непосредственно после зарождения, скорость роста обусловливается процессами на межфазной границе. На более поздних стадиях роста пересыщение вблизи границы становится крайне мало и дальнейший рост частиц фазы выделения происходит за счет диффузии из объема матрицы. Схема распределения концентрации у границы частицы фазы выделения на данной стадии роста приведена на рис. 10.6. В процессе роста пересыщение в матрице убывает и для малых пересыщений рост частиц уже не может осуществляться за счет диффузий из объема. Однако и на этой стадии диффузионный рост частиц не прекращается наиболее крупные частицы продолжают расти за счет растворения мелких частиц выделяющейся фазы. Это явление получило название коалесценции. При этом образование новых зародышей исключено, так как они должны иметь сразу макроскопические размеры, иначе неизбежно их растворение в матрице. [c.208]

При переходе металла из одной полиморфной модификации в другую происходит фазовая перекристаллизация, связанная с образованием новых зерен в структуре металла при полиморфном превращении (в отличие от магнитного превращения) изменяется макро- и микроструктура металла. Процесс перекристаллизации в твердом состоянии при полиморфном превращении подчиняется тем же закбнам, что и процесс кристаллизации, рассмотренный выше. Внутри трансформирующейся фазы возникают центры новой фазы, в которых атомы перестраиваются из одной кристаллической решетки в другую в дальнейшем эти участки увеличиваются вследствие перехода атомов из старой фазы в новую. Число центров зарождения новой фазы и скорость их роста зависят от степени перенагрева или переохлаждения выше или ниже критической точки. [c.51]

В настоящее время считают, что состав центров первых зародышей новой фазы мало отличается от равновесной концентрации при температуре начала превращения. А. А. Бочвар 12] и И. И. Новиков [51] показали это при неравновесной кристаллизации алюминиевых сплавов эвтектического типа. Для условий фазовых превращений в твердом состоянии такой вывод еще более справедлив потому, что в связи с необходимостью затраты энергии на деформацию для образования устойчивого зародыша повой фазы в исходной твердой фазе требуются более значительные флуктуации состава, чем при кристаллизации жидкости. С момента образования зародышевого центра повой фазы, па межфазной границе весьма быстро устанавливаются концентрации фаз, близкие к равновесным, поскольку для этого не требуется перемещение атомов па значительные расстояния. В то же время внутри фаз создается градиент концентраций, так как в начальные моменты превращения внутренние объемы фаз еще имеют исходный состав. Объемная диффузия, выравнивающая концентрации внутри фаз, приводит к нарушению равновесия на межфазной границе и тем самым стимулирует развитие граничной диффузии, стремящейся вновь восстановить пограничные равновесные концентрации. Ири этом происходит перемещение межфазной границы в сторону фазы либо с более, либо с менее высокой концентрацией растворенного элемента в зависимости от того, понижает или повышает объемная диффузия пограничную концентрацию данного элемента. С увеличением степени переохлаждения линейная скорость роста зародышей новой фазы сначала во.зрастает за счет увеличения градиента концентраций в исходной фазе, а затем снижается вследствие уменьнгения коэффициента диффузии. [c.25]

Иная зависимость скорости образования центров новой фазы от степени переохлаждения наблюдается при кристаллизации. Основное различие случаев зарождения центров новой фазы из расплава и газовой фазы состоит в следующем. В случае газовой фазы, как было показано выще, зарождение центров новой фазы развивается лавинообразно при некотором критическом пересыщении (рис. 4.21). Скорость же зарождения центров новой фазы в вязком расплаве при малых величинах переохлаждения (при температурах расплава немного ниже Т пл материала) близка к нулю, с увеличением переохлаждения расплава она возрастает, достигает максимума при АТ = АТош, затем снижается и при больших величинах переохлаждения обращается в О (рис. 4.22). Физическое объяснение такого различия состоит в том, что и на зарождение и на рост из расплава, кроме рассмотренного выше термодинамического фактора, сильное влияние оказывает подвижность атомов (скорость диффузии), которая с увеличением переохлаждения расплава значительно уменьшается. Рост скорости образования центров новой фазы при малых АТ обусловлен тем, что вблизи Т пл подвижность атомов велика, а вероятность возникновения критических зародышей растет с увеличением АТ [c.178]

При беззатравочном росте основным источником дислокаций может быть образование и рост нескольких центров новой фазы. Для уменьщения возможности их образования необходимо выполнение следующих условий. [c.240]

Движущей силой процесса конденсации из газообразных фаз, как и любого фазового перехода, является разность термодинамических потенциалов газообразной и твердой фаз, причем величина ДО определяется ДР, где ДР — абсолютное пересыщение газообразной фазы, равное разности между фактическим давлением газообразной фазы и равновесным давлением пара при данной температуре. Величина пересыщения определяет скорость роста кристаллической пленки. Процессы конденсации эпитаксиальных пленок из газообразной фазы в основном аналогичны процессам, которые подробно обсуждались в гл. 4 и 6, посвященных процессам зарождения центров новой фазы, механизмам роста и мето- [c.323]

После достижения равновесия в адсорбированном слое (равновесие между адсорбированными частицами и зародышами) начинается образование стабильных зародыщей конденсируемой фазы (центров новой фазы). Рост и срастание центров новой фазы приводит к образованию эпитаксиальных слоев. Образование первых стабильных зародышей требует больших пересыщений, чем их последующий рост (см. гл. 4). [c.325]

Затвердевание металлов происходит при падении свободной энергии твердой фазы ниже уровня энергии жидкого состояния. Температура, при которой это имеет место, есть температура затвердевания (или в случае сплава) температура ликвидуса. Затвердевание требует, однако, образования в жидкости центров кристаллизации, механизм возникновения и роста которых весьма сложен. При температурах, лежащих ниже температур затвердевания, но близких к ней, различие в свободных энергиях жидкой и твердой фаз малы, поэтому и силы, приводящие к переходу между ними, невелики. Когда появляется твердый зародыщ, свободная энергия падает в результате перехода в твердую фазу, однако поверхностные силы на границе между фазами приводят к росту свободной энергии. И только когда эффект от образования новой фазы превысит этот поверхностный эффект, маленькая твердая частица сможет расти. Когда это происходит, говорят, что зарождается затвердевание и твердая фаза быстро распространяется в жидкости с выделением скрытого тепла, которое увеличивает температуру до температуры затвердевания. Величина переохлаждения, возможного до образования центров затвердевания, зависит от тепловых свойств конкретного металла. [c.176]

Существование кластеров в конденсируемых средах указывает на протекание процессов упорядочения с образованием локальных областей, обладающих ближним порядком, задолго до омента, когда начинается спонтанное образование и рост зародышей (центров кристаллизации) новой фазы. В связи с этим возникает ряд дополнительных вопросов. 1Сакова концентрация кластеров в момент фазового перехода и до какой их концентрации можно говорить об элементарных актах роста Каковы элементарные акты упорядочения в структуре твердых тел, претерпевающих фазовые превращения под воздействием внешних нагрузок [c.237]

При нагреве и охлаждении стали в процессе термической обработки ее структура претерпевает ряд последовательных превращений, которые определяются диаграммой состояния системы Fe-Fe . Следует представлять за символами отдельных фаз и структур реальные кристаллы с особенностями их строения и состава. Для этого необходимо знать механизм кристаллизации и перекристаллизации, который включает образование центров новых кристаллов и их рост в соответствии с температурными зависимостями изобарных потенциалов жидкой G и твердой Gy фаз. В процессе охлаждения стали, нагретой выше температуры аустенитного превращения, происходят фазовые превра1цения в зависимости от скорости охлаждения. При этом при любом виде термической обработки реализуются четыре основных превращения. Рассмотрим эти превращения для звтектоидной стали (содержание углерода 0,8%). [c.160]

Исходя из анализа, проведеиного в гл. 1 и 6, положительная зависимость а( б н) может быть объяснена увеличением числа центров конденсации с ростом температурного напора. При этом образование новой фазы н, следовательно, увеличение ее количества, становится более вероятным. Увеличение -количества фазы на поверхности теплообмена в свою очередь приводит к уменьшению поверхностных сил, увеличивается время передвижения жидких частиц по поверхности и время их удаления. Скорость удаления жидкой фазы начинает все более отставать от скорости ее появления, что в конечном итоге приводит к отрицательной зависимости. [c.165]

Таким образом, вблизи критической температуры (Ль Лз) для начала превращения нёобхбдймЬ образование центров кристаллизации большого размера, так как только они являются устойчивыми. Это, а также рост новой фазы — процессы, протекающие во времени. [c.132]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...