5.1 Вторичные превращения в сплавах и их роль
для сварных соединений. Аллотропические превращения
в сплавах
Кроме первичных превращений, в сплавах часто наблюдаются вторичные превращения, т.е. совершаемые уже в затвердевших вполне сплавах при их охлаждении или нагревании. Эти превращения имеют весьма большое значение в практике, т.к. обуславливают возможность применения к сплавам различного вида термической обработки.
Простейшим видом вторичного превращения в сплавах являются аллотропические (или полиморфные) превращения, аналогичные превращениям в чистых металлах (см. п. 4.4). Наряду с ними могут быть превращения и другого вида, которые, конечно, должны выражаться на диаграмме состояния соответствующими линиями.
В сплавах аллотропические превращения могут совершаться в следующих случаях.
1 Аллотропическое превращение может относиться к твердому раствору, и последний из одной кристаллической решетки будет переходить в другую. Этот переход в твердом растворе может происходить с некоторым изменением концентрации, подобно тому, как при образовании твердого раствора из жидкого происходит изменение концентрации. Поэтому аллотропическое превращение на диаграмме выражается двумя линиями, совершенно подобными линиям образования твердого раствора из жидкости. В зависимости от того, где заканчивается это превращение на диаграммах, линии аллотропического превращения твердого раствора могут иметь такой вид, как на рис. 22, I. Твердый раствор β, полученный из жидкости Ж, переходит в свою модификацию α по линиям, расположенным различно на диаграммах. Полиморфное превращение обусловило получение в определенном интервале концентраций и температур двухфазной твердой области α + β и области α ограниченных твердых растворов Б в А.
Рисунок 22 – Диаграммы состояния сплавов с полиморфным
превращением в твердом состоянии
2 Другой случай, когда аллотропические превращения претерпевают оба компонента (А и Б – рис. 22, II).
В приведенном случае компоненты при переходе из жидкого состояния в твердое дают неограниченные твердые γ-растворы, при дальнейшем охлаждении компонент А претерпевает полиморфное превращение γ→α, а компонент Б – превращение γ→β. Новые аллотропические формы элементов дают эвтектику Эт – механическую смесь, образующуюся при вторичной кристаллизации, и ограниченные твердые α-растворы (Б в А) и β-растворы (А в Б).
При сварке плавлением у кромок, как со стороны шва, так и со стороны металлов А и Б, будут располагаться, соответственно, кристаллы ограниченных твердых α- и β-растворов, из которых при снижении температуры выделяются, соответственно, кристаллы β третичного и α третичного. Между зонами твердых растворов α и β будет находиться зона кристаллов эвтектоида (рис. 22, ІІІ).
Строение металла сварного шва может существенно измениться, если образующиеся в сварочной ванне сплавы металлов претерпевают полиморфные превращения. При этом изменения структуры шва будут соответствовать перекристаллизации в твердом состоянии по диаграммам различного типа.