Можно выделить два типа превращений, контролируемых диффузией: непрерывное и прерывистое (или ячеистое) превращение. В первом случае в ходе процесса сосуществуют две фазы: исходная, состав которой непрерывно (во времени и по объему) изменяется, и новая фаза. На рисунке 86 показано распределение концентраций у границы частицы растущей фазы. Так могут происходить процессы полиморфного превращения (например, γ→α – превращение в стали) и распада пересыщенного твердого раствора (например, A1–Si). Второй тип превращений, связанный с изменением состава фаз приведен на рисунке 86. Так идет, например, образование перлита в эвтектоидной стали. Подобный механизм может осуществляться при распаде пересыщенных твердых растворов (например, в сплавах Аl–Ag или Ni–Аu). В обоих случаях конечное (стабильное) состояние двухфазное, однако в ходе прерывистого превращения (в изотермических условиях) сосуществуют три фазы: исходный (закаленный) и обедненный (равновесный) твердые растворы и новая фаза выделения в составе колонии. Эти три фазы могут иметь различные кристаллические структуры (как, например, при эвтектоидном распаде аустенита в сплавах Fe-С на феррит и цементит), но могут быть и все изоморфными (например, распад пересыщенного твердого раствора в сплавах Ni–Аu или в промышленном сплаве 36НХТЮ).
Рисунок 86 – Схемы распределения концентрации у границы частицы, растущей при непрерывном выделении и при образовании колонии ячеистого (или прерывистого) распада
Условие процесса выделения состоит в том, что сплав, представляющий собой твердый раствор на основе компонента или промежуточной фазы, переносится в область температур, где этот раствор оказывается пересыщенным. Это условие возможно при самых разных типах диаграмм состояния (рисунок 87). Почти всегда процесс выделения при проведении старения как операции термической обработки идет в изотермических условиях. Этому предшествует операция закалки, которая состоит в резком охлаждении сплава от температур устойчивости однофазного состояния. Температуры нагрева для закалки (t1) и старения (tz) показаны на схемах рисунка 87. Изотермические условия удобны и в организации технологии обработки и в теоретическом анализе превращения, хотя в действительности процессы выделения могут частично идти при закалке и может применяться неизотермическое (комбинированное или ступенчатое) старение. Можно выделить четыре последовательные стадии выделения: 1) зарождение частиц новой фазы; 2) рост частиц до установления термодинамического равновесия компонентов на границе раздела частицы новой фазы с маточной фазой; 3) рост частиц в условиях равновесия на границе раздела фаз, когда скорость процесса определяется диффузией – скоростью подвода (или отвода) вещества; 4) коалесценция частиц.
Рисунок 87 – Схемы диаграмм равновесия для сплавов, в которых происходят процессы выделения
Непрерывное выделение. При распаде пересыщенного твердого раствора так же как и при полиморфном превращении твердого раствора, выделяющаяся фаза отличаётся от маточной по составу и по структуре. Поэтому диффузионное перераспределение атомов компонентов твердого раствора должно сочетаться с перестройкой кристаллической решетки. Такое превращение в бинарной системе характеризуется шестью кинетическими коэффициентами: двумя определяющими подвижность первого компонента в исходной и новой фазах; двумя аналогичными для атомов второго компонента; двумя определяющими скорости перехода атомов каждого из компонентов через границу раздела фаз.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.