Непрерывный распад
Характерные особенности:
•Непрерывное по всему объему исходных зерен уменьшение концентрации легирующего элемента. Поэтому распад и называют непрерывным. Кристаллографическая ориентировка зерен исходной фазы при непрерывном выделении не изменяется.
•По микроструктурным признакам непрерывный распад раствора при старении подразделяют на равномерный
(или общий) и локализованный.
•При равномерном распаде выделения однородно распределены по объему зерна. Зарождение при равномерном распаде может быть гомогенным или гетерогенным. В последнем случае места предпочтительного зарождения (дислокации, скопления вакансий и др.) распределены равномерно по телу зерна.
•При локализованном распаде выделения неравномерно распределены по телу зерна. Зарождение при локализованном распаде — всегда гетерогенное. Продукты распада обнаруживаются у границ зерен и субзерен, в полосах скольжения и других местах.
21
Зоны свободные от выделений
Приграничная зона, свободная от |
Приграничные зоны, свободные от |
выделений в сплаве Al—5,9 %Zn — |
выделений (светлые), в титановом |
2,9 % Mg после старения при 180 oС, |
сплаве ВТ15, закаленном на β- |
3 ч. Электронная микроскопия |
фазу с температуры 900 °С и |
|
состаренном при 450 оС, 15 ч. |
|
Темный фон - сильно травящаяся |
β-фаза, в которой выделилась |
22 |
|
дисперсная α-фаза. |
||
|
Зоны свободные от выделений
Причины появления зон, свободных от выделений:
1.При зарождении фазы возле границы, фаза «высасывает»
компонент из приграничной области. Начинающийся позднее
распад в теле зерна не идет в некоторой зоне, прилегающей к выделению, из-за уменьшения в этой зоне пересыщенности
матричного раствора.
2.Происходит обеднение приграничных областей закалочными вакансиями из-за стока на границу. В
результате вблизи границ зерен концентрация вакансий в
некоторой зоне сказывается пониженной по сравнению с остальной частью зерна, где сохраняется высокая
концентрация избыточных вакансий.
23
Прерывистый распад
|
• |
При прерывистом распаде в зернах |
|
|
исходного пересыщенного раствора αп |
|
|
зарождаются и растут ячейки (колонии) |
|
|
двухфазной смеси α1-β, имеющие |
|
|
перлитообразное строение. |
Колонии прерывистого |
• |
У α1-фазы внутри ячеек — та же решетка, |
|
что и у исходной фазы αп но состав ее |
|
распада в сплаве Ni - 20% |
|
|
Сr - 9 Nb. Старение при |
|
является равновесным при данной |
850 °С, 2 ч после закалки |
|
температуре распада или промежуточным |
с 1180oС. |
|
между исходным и равновесным. |
|
• |
Рассматриваемое превращение можно |
|
|
записать в следующей форме: αп α1+ β |
24
Прерывистый распад
Распад развивается при продвижении фронта ячейки в исходный раствор вследствие кооперативного роста α1 и β- фаз аналогично росту перлитной колонии.
Во время превращения на границе ячейки и исходного раствора в узкой зоне происходит резкий скачок концентрации – от исходной в растворе αп до α1 внутри ячейки. Поэтому распад и называют
прерывистым.
Граница зерен мигрирует, растворенный элемент сегрегирует около нее и выделяется в виде частиц, локально закрепляющих границу. Продолжая мигрировать, граница выгибается между выделениями, а они удлиняются при росте, следуя за продвигающейся границей. Так формируется чередование участков α1 и β фаз, т. е. зарождается перлитообразная ячейка позади мигрирующей межзеренной границы.
25
Прерывистый распад
•Среди промышленных сплавов прерывистый распад в заводской практике встречается в бериллиевой бронзе (например, марки БрБ2), магниевых сплавах на базе системы Mg—Al—Zn (например, марки МЛ5), аустенитном железном сплаве марки 36НХТЮ.
•При старении обычно стараются избежать прерывистого распада, так как двухфазная структура с некогерентными выделениями после прерывистого распада получается более грубой и соответственно менее прочной, чем после обычного дисперсионного твердения, когда образуются дисперсные когерентные или полукогерентные выделения. Кроме того, некогерентные пластинчатые выделения избыточной фазы на границах зерен охрупчивают сплав.
•От вредного для бериллиевых бронз прерывистого распада можно полностью избавиться, применив сильную холодную деформацию (более 90 %) или же вводя небольшие добавки, например 0,2 % Со или 0,1 % Mg.
26
Природа упрочнения при старении
Три главные причины упрочнения:
1)торможение дислокаций полем упругих напряжений в матрице вокруг выделений;
2)«химическое» упрочнение при перерезании выделений дислокациями;
3)упрочнение при обходе частиц дислокациями.
Упрочняющее и разупрочняющее старение
(перестаривание)
27