книги из ГПНТБ / Бунин К.П. Анализ фазовых равновесий и кристаллизации металлических сплавов учеб. пособие по курсу Металлография

- 101 -

ится на границах зерен фазы j5 . Поскольку компонента Б в новой фа­

зе меньше, чей в исходной, то уже на первых этапах роста кристаллов <*«• в окружавшей ft - фазе накапливаются атомы Б. В свяви с нив­

кой температурой плавления сомпонента Б здесь возникают многочис­ ленные лою? :ьные очаги расплавления (рис. 61,6 ) . В каждом таком

,-шстке жидкость может полностью или частично разделять тгэрдые фа­

зы.

В п рвом случае, когда жидкость образует сплошные ободочки

вокруг новых кристаллов (рис. 61,в ) , важнейшие диффузионные пере­

рис. 60 ) . Диффузионные потоки атомов Б будут направлены из внут­ ренних сл зв жидкой оболочки к наружным, натравленная диффузия ато­

мов £ осуществляется в противоположном направлении. В связи с этш на границе с ос жидкость постоянно пересыщается компонентом А и здесь поддерживается возможность дальнейшей кристаллизации с£- -

Фазы из жидкого раствора. Наружные же слои оболочки обогащаются компонентом Б. Обмен атомами с окружающей р - фазой приводит ж

тому, что она пересыщается компонентом Б ч постоянно поддерживает­ ся возможность дальнейшего расплавления этой фазы.

В етом случае, если в участке прохождения экстектической реак­

ции сохраняется трехфазный контакт (рис. 61,г ) , фазовый переход стимулируется и химической неоднородностью J5 - твердого растчора.

На границе с кристаллами об он имеет концентрацию , на грани­ це с жидкостью - концентрацию Су.. Диффузионное перераопределение атомов компонентов приводит и обеднению компонентом Б участковр -

фазы, прилегающих и oL . В результате здесь постоянно поддержи­ вается возможность ^рекристаллизацииj3~*o(.- С другой сторона в

Рис.61

- ю з -

контакте с жидкостью jQ - фаза обогащается компонентом Б, что обусловливает возможность ее дальнейшего расплавления.

Экстектическое превращение продолжается вплоть до полного распада $ - твердого раствора л, таким образом, однофазная структура с яняется двухфазной оС + -Т/С{щс 61,д ) . Количест­ венное соотношение между продуктами превращения можно описать отаовением отрезков:

Ж- Э-л

если преь-'бречь переохлаждением , необходимым

для стимулирования экстектического распада.

Следующий этап фазового перехода в экстектическом сплаве - зоисталлизапия J^C происходящая при охлаждении в темпера­ турном интервале /& ~ ТЕ . В ходе выделения фазы, богатой ком­ понентом д. жидкость все время обогащается ком энентом Б и изгеэнение ее состава можно описать движением фигуративной точки жид­ кости по линии НЕ.

Окончательное затвердевание экстектического сплава происходит

2) охлаждение сплава с однофазной структурой в температурном иниер-

- 104 -

фазв. Вше детально проанализированы вое эти этапы за исключением четвертого.

Заэкотектическве сплавы, например, состава Сз , в отличие

от экстектического и доэкстектического, при охлаждении до эжствктической изотермы не затвердевают полностью. Так, сплав «збранного состава непосредственно перед началом экстектического рас­

'После завершения экстектического превращения сплав состоит из жид­ кости и кристаллов твердого раствора оС , при соотношении меж­ ду ними

Рассмотрим теперь предельный случай системы акстектичесхнх сплавов, когда твердофазная растворимость компонентов весьма ма­ ла. Как и рассмотренный выше предельный случай монотектики (рис. 56), он имеет практическое значение.

Если растворимость компонентов в твердом состоянии уменьша­

ется, то диаграмма состояния экстектическнх сплавов, представлен­

ная на рис. 60, изменяется так, как показано ва рис. 52,а. В пре­ дельном случае икстектическая точка 3, сдвигаясь влево, совпадает с расположенной на девой оси точкой равновесия псшшсрфвнх моиифшгялгии компонента Л (рис. 62,6 ) . Рассмотрим кристаллизапив сялава в такой системе - например, имеющего состав Со - 0,169 т~

-- 1С* - чщнается с выделения кристаллов р из жидкого раствора, при пе­

реохлаждении сплава ниже ликвидуса, до /<7 . По мере увеличения объема кристаллической фазы жидкость обогащается компонентом Б и,

при достижении экстектиче ю * температуры, остатки ее принимают состав с-/-; . & этому иомен""* сплав состоит из кристаллов /1 /3 ,

лдавающих в жидкости (рис. 63,а ) , количественное соотноцэние меж­ ду фаьами проедается отношением отрезков:

обусловленная полиморфизмом компонента А. Этот про­

цесс, может идти двумя путями.Участки с новой атомной упаковкой

могут зарождаться непосредственно в кристаллах / } ^ _ % в частности, на поверхности кристаллов и в других дефектны., зонах. Перекристал­ лизация последовательно охватывает весь объем кристаллической фа­

за (ряс. 63.6 ) , жидкая же фаза практически не участвует в прев­

ращении. Другой путь заключается в раздельном образовании заре­ явшей новой фазы /if} , например, на участках примесей, имеющих более сходное, чем у кристаллов /Ift строеш»-.» (гис. 63,в ). В этом

случае жидкость, разделяющая разноименные кристаллы, становится химически неоднородной. В контакте с фазой Д/} она имеет концент­

-107 -

§8. СИВЗЕКгаЧВСЖАЯ КРИСТАМШАЦИЯ.

Всистемах с ограниченной растворимостью компонентов в твердом и жидком состояниях образование промежуточных фаз может осуществляться в процессе синтектичесЕой кристаллизации:

Подобно тому лак монотектическое превращение является аналогом эвтектического, т.е. реакцией распада ФJ —»• $ 2 + % » синтектическое превращение аналог перитектического: оно представляет со­

бой реакцию синтеза # j + $ 2 — ^ % •

диаграмма состояния с синтактическим равновесием приведена на рис. 64, в качестве примера можно указать на систему <s£tl

jVff • Синтактическое превращение претерпевают сплавы, составы ко­

торых располагаются между точками С„ и Сн . Досинтектичесжие спла­ вы располагаются левее сплава синтектического состава С„, заснитежтичесжие - правее.

Рассмотрим структурные превращения, происходящие при охлаж­

дении досинтектического сплава Сд. Ори переохлаждении до Т а мак­ роскопически однородный расплав разделяется на две жидкие фазы Жт и X). Возможные варианты структурной картины этого процесса

описаны ранее, при разборе монотектических систем.

Хомпоненты, ограниченно растворимые в жидком состоянии, как правило, сильно разнятся по удельному весу. В связи с гравитаци-

- 108 -

Рис.64

- 109 -

отношение между ними определяется пропорцией

ж . ' s - м

При пеоеохлаждении ниже синтактической температуры - напри­

мер, до Тв , ооа жидких раствора оказываются пересыщенными. Фа­

за Жт , состояние которой описывает фигуративная точка I , содер­

жит в изонтке компонент Б, причем степень пересыщения определя­

ется отрезком С т - С?. Благодаря этому существует возможность выделения из жидкости Жт, более богатой компонентом Б, промежу­ точной фазы у . Фаза Ж2 содержит в избытке компонент А, степень пересыщения определяется отрезком С 3 - С4 . В связи в этим, суще­ ствует возможность выделения у - фазы и из жидкости I g , так как в данном случае у - фаза богаче компонентом А, чем жидкий

раствор. Таким образом, в обоих слоях жидкости могут зарождать­

тов, определяемая концентрационными градиентами, приводит к на­ правленной диффузии атомов А от границы у/ Xj к границе Xj/X^, а атомов Б - в противоположном направлении. Благодаря этому с одной стороны продолжается кристаллизация 2 j — у , а с другой - превращение I g — * X j .

Аналогичные процессы происходят и в жидкости Ж^, с теми

различиями, что диффузионные потоки атомов А здесь направлены от