В случае нормального превращения движение границы осуществляется через термические флуктуации, так как некоторые промежуточные конфигурации атомов у границы раздела фаз отличаются повышенной свободной энергией. Преодоление этих энергетических барьеров при очень низкой температуре оказывается маловероятным в связи с уменьшением вероятности соответствующих энергетических флуктуаций. Аналогичный механизм перемещения границ зерен действует при рекристаллизации. Температурная зависимость этих процессов определяется энергией активации, близко к энергии активации самодиффузии. Если представить такую границу состоящей из некоторой сетки дислокаций, способных только к неконсервативному движению, и когерентных участков, то превращение (или движение границ) должно быть связано с установлением равновесия раствора точечных дефектов вакансий и межузельных атомов, испускаемых или поглощаемых дислокациями. Между кристаллами новой фазы возникает «самодиффузионное» взаимодействие посредством обмена вакансиями через исходную фазу, при этом кинетика фазового превращения контролируется релаксацией средней концентрации вакансий за счет диффузии к сторонним источникам или стокам (например, к внешней поверхности). Протекание релаксационных процессов у границы будет тем полнее, чем меньше движущая сила роста новой фазы. При малых отклонениях системы от равновесия более вероятен рост кристаллов, контролируемый самодиффузией, при больших – кооперативный рост. Таким образом, один и тот же фазовый переход в однокомпонентной системе при разных внешних условиях может протекать с независящей (или слабо зависящей) от температуры скоростью роста (мартенситная кинетика) и со скоростью, экспоненциально зависящей от температуры при энергии активации, близкой к энергии активации самодиффузии (нормальная кинетика). Хотя мартенситное превращение может идти как термически активируемый процесс, энергия активации этого превращения значительно меньше энергии активации нормального превращения или энергии активации самодиффузии. Например, для мартенситного превращения в стали была получена энергия активации около 1 ккал/моль, тогда как энергия активации самодиффузии составляет более 60 ккал /моль.
Мартенситный механизм предполагает отсутствие, какого-либо перераспределения атомов, т. е. бездиффузионный характер превращения в сложнокомпонентных сплавах (в твердых растворах). Однако нормальное превращение в сложнокомпонентных сплавах также может идти без перераспределения компонентов между фазами в ходе самого превращения. Этот тип превращения называется массивным. Термин введен Гренингером для описания микроструктуры, полученной после закалки высокотемпературной о. ц. к. β-фазы в сплавах Cu-Al. Непосредственным результатом такого превращения является однофазное состояние, причем в классических случаях при нормальной кинетике зерна имеют вид бесформенных массивов, без какой-либо простой линии границ. Отсюда название превращения – массивное.
1 – ориентированное зарождение и рост;
2 – массивное превращение; 3 – мартенситное превращение
Рисунок 110 – Возможные типы превращений γ→α в чистом железе при охлаждении
Общим для массивных превращений (рисунок 111) является отсутствие каких – либо перераспределений концентраций компонентов. Если в ходе превращения происходят диффузионные процессы, кинетика усложняется и превращение тормозится. Массивное превращение может происходить и при непрерывном охлаждении с достаточно большой скоростью, предупреждающей заметное развитие диффузионных процессов, и в изотермических условиях (в одно- и двухфазной областях) при достаточно большом переохлаждении.
Полиморфное γ → α превращение в Fe при определенных условиях проходит по типу массивного, если атомы с большой скоростью переходят от одной (исходной) фазы к другой (конечной) через поверхность раздела.
Нескольких перескоков достаточно, чтобы переместить каждый атом из исходной в конечную фазу, и диффузии на большие расстояния нет. Некоторые твердые растворы таким путем могут превращаться без изменения состава, образуя новую, также однофазную структуру.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.