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

Рис. 49

чески возможно и в жидкости и в <зб - детворе, поскольку при 7~2

жидкость ьересыщена компонентом А (степень этого пересыщения ха­ рактеризуется отрезком ~ С 5 - С 3 ) , а оС - раствор - компонен­ том Б (степень пересыщения характеризуется отрезком Cg - С 4 ) .

Чаще всего новая фаза зарождается и растет на поверхности крис­

риваемом сплаве перитектическая реакция приводит к получению од­

ределяются градиентами концентраций, создающимися в переохлажденных

такте с жидкостью - состав ~ Су. Эту неоднородность уЗ - раст­

вор сохраняет до тех пор, пока существуют две другие фазы - жид­

- 83 -

компонентом Б и, таким образом, здесь все время поддерживается воаможность перехода о- "~*J& • За поверхности ^/5 I 3№ , к етторой обеспечивается пргток атомов А и отток атомов Б, жидкость аемсыщается компонентом А и здесь продолжается кристаллизация

Ж-* б 'рис. 4S.6 ).

Дегатектическое превращение может осуществляться и др„тим

путем, <*сли твердый раствор зарождается не на поверхности

тоисталдов c v - фазы, а вдали от них, в жидкости (рис. 50,а ) .

И 8ТОМ слгу ше важную роль играет химическая неоднородность жид­

аоеспечивает разность химических потенциалов компонентов Б и А, аеооходиму») для диффузионного переноса атомов Б от поверхности

Jft- / В к поверхности JH. I оС , а атомов А - в противопо­ ложном направлении. Благодаря этой диффузии на поверхности •№//ё

э жидкости поддерживается возможность непрерывного выделения

3 - фазы, а на поверхности JfC I - возможность растворения

э жидкости ot, - фазы. В результате этих процессов сплав перитектического состава С д полностью затвердевает, приобретая одно­ фазную структуру £ - твердого раствора (рис. 50,6 ).

экспериментально подтверждена возможность комбинированного

варианта перитектического превращения, когда кристаллы новой фа­

Рис. 52

- 85 -

начинается с зарождения и роста об - кристаллов. В сплаве соста­ ва С, к моменту достижения перитектической температуры Т ц оС -

паза составляет оолее 75* всего объема сплава (рис. 51,а ) , в тем можно уоедиться с помощью правила отрезков:

-uJL ж им

1щ переохлаждении ниже линии МЛН в сплаве начинается пери- "ектическое превращение \щс. 51,6 ) . В связи с относительно ма­ лым количеством жидкой фазы она первой напело расходуется в про­ цессе преврашекия, которое завершается полным затвердеванием сп­ рава, возникает двухфазная структура характерного вида (рис.51,в): остатки кристаллов &~ заключены в J$ - фазе. Количественное соотношение между фазами определяется пропорцией

F> ~~ 9-5

3 сплавах заперитектического состава рассматриваемой системы эавешение перитектического превращения не связано с окончанием затвердевания, здесь перед началом перитектической реакции вы­ деляется относительно малое количелво оС - фазы. В сплаве сос­ тава Cj (рис. 47) оно составляет лишь около 20* (рис, 52,а ) , как

это следует из правила отрезков:

^- - оИ ж эМ

3 процессе перитектического превращения оС - фаза полностью расходуется пеивой и в момент завершения превращения сплав состозт из жидкости и кристаллов й> (рис. 52,6 ). Количественное соот­ ношение между ниш определяется пропорцией:

- 86 -

Рис.55

- 87 -

в10-5. ж'/0-7

Дальнейшее охлаждение сплава до Т п приводит к кристаллизации ос- -атяов жшп стаJJC~^Ji и сплав приобретает однофазную структу­

ру 3 ~ твердого раствора (рис. 52,в ) .

1т кристаллизации многих, практически важных, сплавов (алю­

миниевых, медных и дрЛ в ходе перитектического превращения обра­ зуются не твердые растворы на основе компонентов, а промежуточные Ьазы. Примеры таких систем показаны на рис. 53. В левой части приве­ дена диаграмма состояния системы, в ряде сплавов которой в резуль­ тате пеоитектической реакции + JfC образуется химиче­

ское соединение переменного состава. На диаграмме состояния спла-

зов другой системы (рис. 53,6 ) имеются две перитектические точки

лт и Б*>. Здесь, в результате перитектических реакцО

z JfC~i~ 3 ЙпЗт* образуются химические соединения постоянно-

»>

го состава.

-88 -

§6. МОВОТЕКТИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ.

Переход от однофазной кргсталлирзции к эвтектическому распа­ ду жидкс ;ти связан, как показано выше, с ограниченной растворимо­ стью компонентов в твердом состоянии. Несходство атомов компонен­ тов может бить настолько значительным, что ограниченная раствори­ мость их наблюдается и в жидком состоянии. В этом случае при за­ твердевании сплавов может происходить монотектическое превращение

сущность которого заключается в распаде жидкого раствора на крио-

Пример диаграммы монотектического типа приведен на рис. 54.

Здесь М - монотектнческая точка, Л Ш - изотерма трехфазного моно­

тектического равновесия. Опиравшаяся на эту изотерму теяпературноконцентрационная область, ограниченная куполообразной пунктирной линией, является областью сосуществования двух жидких растворов.

Рассмотрим вначале микроструктурную картину превращения в мо-

готектнческом сплаве состава См • При переохлаждении сплава ни-

~г

i e монотектической температуры, например, до /& , состоят»

эдкого раствора описывается фигуративной точкой а. Он пересыщен ^повременно обоими компонентами, отрезок a l характеризует степень пересыщения компонентом А, отрезок а2 - степень пересыщения компо­ нентом Б. В связи с ятям в жидкости с одной стороны происходит »арождение кристалловJ$ - фазы, состояние которой описывается точкой 3. С другой стороны происходит образование нового жидкого таствора, отличающегося от исходной жидкости более высокой кон­ центрацией компонента А - состояние этого раствора описывается

- 89 -

Рис.54

- 90 - точкой 4. Возникновение нового жидкого раствора можно представить

как образование эмульгированной системы: капли новой жидкости ^fCy

распределены в исходной J/Cz (рис. 55,а). Из-за различия ком­ понентов по плотности рано или поздно развивается гравитационная ликвация и происходит разделение жидкостей на два слоя.

И в случае расслоения, и в эмульгированной системе - исход­ ный жидкий раствор сосуществует с кристаллами Jfy и участ­ ками жидкости JfC-f . В этих условиях pacTBOp*J%^ химически неод­ нороден. На границе сjQ - фазой его состав близок с Сл , на гра­

никновение новых участков этой фазы, диффузионные потоки атомов Б направлены к границе OfC^Ij3 и здесь постоянно поддерживается возможность выделения из жидкости Ofl^ кристаллов $ - фазы. Эте реакция распада идет до исчезновения последних объемов исходное

Поскольку на диаграммах состояния рассматриваемого типа точка П.

часто сдвинута к одной из осей, то после завершения монотектического превращения структура монотектического сплава представляет собой каркас из дендритов J5 - фазы с участками новой жидкости y/Tti , располагающимися в междендритных и межветвиевых промежут­ ках '•рис. 55,6 К

Завершение монотектического превращения не означает оконча­ ния затвердевания сплава. Дальнейшее охлаждение его в интервале между монотектической Тм и эвтектической ТЕ температурами при-