19.6. Диаграмма состояния сплавов с учетом твердофазных превращений
При построении диаграмм состояния учитывают не только процессы плавления и кристаллизации, но и твердофазные превращения. Существуют различные типы таких диаграмм состояния: они могут быть либо с кристаллизацией и перекристаллизацией, либо с первичной и вторичной (в твердом состоянии) кристаллизацией.
На рис. 19.8 приведен пример диаграммы состояния бинарного сплава А-В с первичной и вторичной кристаллизацией. Верхняя часть диаграммы соответствует первичной кристаллизации и сплавы образуют непрерывный ряд твердых растворов. Линия Md1N – линия ликвидус, а MdN – линия солидус. Сплавы в нижней части диаграммы образуют твердые растворы с ограниченной растворимостью в твердом состоянии (вторичная кристаллизация).
В твердой области выше линии СЭD (начало вторичной кристаллизации) имеем твердый раствор β компонентов А и В с неограниченной растворимостью; в области СКL – твердый раствор α на основе компонента А; в области DFG – твердый раствор γ на основе компонента В; СКЭ и ЭFD – двухфазные области твердых растворов β+α и β+γ. Точка Э называется эвтектоидом, в котором образуются механические эвтектоидные смеси твердых растворов α и γ в области АКЭFG. Линия КЭF – это линия эвтектоидного превращения.
На рис. 19.8 показаны точки пересечения вертикальных линий, соответствующих охлаждению сплавов I и II с учетом первичной и вторичной кристаллизаций.
Рис. 19.8. Диаграмма состояния с пунктирными линиями, характеризующими условия неравновесной кристаллизации и перекристаллизации.
19.7. Эвтектоидные превращения
Особым видом превращений в сплавах является эвтектоидный. В сплавах эвтектоидного состава при T=Const, P=Const ниже температуры эвтектоиды ТЭ, т.е. при определенном переохлаждении T, образуются пластинчатые агрегаты из чередующихся пластин двух фаз.
При Т ~ ТЭ (T ~ 0) скорость зарождения мала, а скорость роста велика.
При Т < ТЭ (T > 0), наоборот, скорость зарождения растет, а скорость роста уменьшается.
Форма кристаллов в первом случае похожа на сферолиты, а во втором – на мелкие пластины.
Примером эвтектоидного распада является превращение аустенита на смесь феррита и сорбита в сталях.
Смесь феррита с карбидом называется перлитом при малых T.
Карбид иногда называют цементитом.
При больших T перлит измельчается и такой перлит называют сорбитом.
При
еще больших Т
образуется высокодисперсная структура
тростит. Тростит различают лишь в
электронном микроскопе.
При 250-500°С в стали происходит бейнитное превращение (промежуточное между перлитом и мартенситом).
19. 8. Рекристаллизация
До настоящего времени нет однозначной трактовки понятия рекристаллизация, вследствие чего рекристаллизация подразделяется на два типа:
первичная (истинная),
вторичная (собирательная).
Первичная рекристаллизация - процесс, при котором в твердом теле, подвергнутом пластической деформации, происходит образование зародышей, свободных от напряжений, и последующий рост за счет кристаллов, искаженных при пластической деформации.
Первичная рекристаллизация используется в металловедении для возврата свойств к наблюдаемым у недеформированного металла.
Первичная рекристаллизация наблюдается обычно у металлов, которые подвергаются значительной деформации.
Неметаллические тугоплавкие материалы (силикаты, карбиды и пр.) не отличаются пластичностью и поэтому не подвержены пластической деформации, первичная рекристаллизация в них не наблюдается.
В технологии силикатов и др. тугоплавких неметаллических материалов имеет место особый вид рекристаллизации - вторичная (или собирательная).
Вторичная (или собирательная) рекристаллизация – это рост крупных кристаллов за счет более мелких при термообработке материалов.
Движущей силой рекристаллизации является стремление системы к уменьшению поверхностной энергии. Оно достигается не за счет снятия внутренних напряжений, а за счет уменьшения поверхностной энергии при превращении малых кристаллов в большие.
Вторичная рекристаллизация в неметаллических материалах существенно влияет на структуру и физические свойства материалов. Она используется при спекании порошков и пр.