Метастабильного состояния

В сталях, закаленных на мартенсит, при невысоком нагреве (100 — 250° С), т. е. при отпуске, углерод выделяется из решетки а-железа, образуя мельчайшие частицы карбида железа; при этом степень искажения решетки (степень тетрагональности) уменьшается. Превращение при отпуске мартенсита является диффузионным процессом, который завершается наступлением метастабильного равновесия.

Скорость распада резко увеличивается с повышением температуры отпуска, а время достижения метастабильного равновесия соответственно резко сокращается (отпуск при температуре 100° С проходит в течение 1 ч, а при температуре 20° С — в течение 10 лет).

Фазовое состояние железоуглеродистых сплавов в зависимости от состава и температуры описывается диаграммами стабильного и метастабильного равновесия. При стабильном равновесии равновесной высокоуглеродистой фазой является графит, а при метастабильном — цементит.

количества вторичного цементита (выпадающего из аустенита при его охлаждении в соответствии с линией метастабильного равновесия ES на рис. 1) не является признаком отбела серого чугуна.

Механизм взаимодействия полимера <с наполнителем для кристаллизирующихся и аморфных полимеров имеет различный характер. Вводимые в кристаллический полимер твердые частицы могут располагаться в центре таких надмолекулярных образований, как сферолиты, служить основой для роста конгломератов из сферолитов или же вытесняться в области между структурными элементами. При наполнении аморфных полимеров с поверхностью наполнителя взаимодействуют как отдельные макромолекулы, так и надмолекулярные структуры типа пачек и глобул. Такой характер взаимодействия наполнителя с аморфным полимером ведет к замораживанию в последнем находящихся в состоянии метастабильного равновесия структур.

Кинетическая совместимость - способность компонентов находиться в состоянии метастабильного равновесия, контролируемого такими факторами, как адсорбция, скорость диффузии, скорость химических реакций.

принудительного замораживания расплава. Аморфные сплавы — это не только метастабильные по отношению к кристаллическому состоянию системы, но это системы, которые после закалки не находятся в состоянии метастабильного равновесия. Переход лабильной аморфной фазы в свое метастабильное равновесное состояние протекает через ряд превращений, реализующихся в изменении композиционного и топологического ближнего порядка (КБП и ТБП) и в уменьшении избыточного свободного объема, который обычно составляет ~0,5%. При достаточно высокой температуре нагрева начинается кристаллизация, величина температуры кристаллизации определяет степень термической стабильности аморфных сплавов разного состава.

Процессы старения наблюдаются в большой группе широко применяемых металлических сплавов; наиболее подробно изучено старение алюминиевых сплавов. Общий вопрос заключается в следующем: каковы пути перехода от пересыщенного твердого раствора к равновесию? Если после охлаждения с высоких температур твердый раствор оказывается в пересыщенном состоянии, то в конечном счете должно произойти выделение фаз и образование равновесной структуры, т. е. отвечающей равновесной диаграмме состояния. Однако процесс обычно идет сложным образом, так как, кроме фактора химического равновесия, в процесс выделения вмешиваются факторы, связанные с упругой и с поверхностной энергией. Существенное влияние на ход процесса оказывают структура металла и кинетические условия, связанные с диффузионной цодвижностью атомов. В связи с этим часто возникают промежуточные состояния метастабильного равновесия, в определенных условиях достаточно устойчивые [185—188].

Обращено внимание на то, что дислокационные линии в закаленном железе имеют сложную форму и выделения в области температур метастабильного равновесия зарождаются вначале на благоприятно расположенном участке дислокационной линии, параллельном плоскости {100}, а затем вдоль остальных участков, так что вся линия подтягивается к этой плоскости. Если из-за низкой температуры старения при особой конфигурации дислокационной линии такое перемещение дислокационной линии невозможно, наблюдается образование рядов частиц или сегментов.

диаграммой состояния (спинодалышй распад). Распределение, состав и размеры сегрегации определяются распределением и типом дефектов, взаимодействующих с примесными атомами. В данном случае дислокации, способствуя расслоению твердого раствора, создают состояние системы, более устойчивое по сравнению с однородным твердым раствором. Максимальное упрочнение в мартенситно-стареющих сплавах соответствует, можно считать, образованию неоднородного твердого раствора (аналогичного зонной структуре в классических стареющих сплавах). Это состояние может сохраняться очень долго в температурном интервале метастабильного равновесия (<500°С).

Таким образом, при старении малоуглеродистого железа (подобно сплаву А1 — Си) в определенных условиях имеет место метастабильное равновесие зонной структуры. Неоднородный твердый раствор при зонном распаде надо рассматривать не как подготовительную стадию процесса выделения, а как альтернативу выделению фазы с новой структурой путем образования зародышей [185—188]. Зонный распад в этом случае тормозит выделение фаз, поскольку последние не могут образоваться путем простого развития зонной структуры за счет упорядочения или аллотропического превращения [186—188]. Обратное растворение зон (возврат) определяется, очевидно, существованием метастабильного равновесия.

Таким образом, существенная пластическая деформация алмаза в области его стабильности наблюдается при температурах Т >• 0,4 ТПл), что соответствует интервалу пластической деформации ко-валентных кристаллов. В этом случае за Тпл следует считать истинную температуру плавления углерода по р — Т диаграмме, равную 4000° К- В то же время при деформации вдавливанием индентеров [10] в области метастабильного состояния при оценке влияния температуры на механические свойства, следует использовать эффективную «температуру плавления», равную температуре интенсивного протекания графитизации (около 2000° К). Поэтому уже при 1500° К оказывается возможной пластическая деформация под ин-дентером (при нагрузке Р = 1 кг) без хрупкого разрушения. Отметим, что при этом предполагается более высокая прочность алмаза, находящегося в области стабильности, по сравнению с метаста-бильным состоянием, поскольку подавлен процесс графитизации.

Причинами чрезвычайно высокой пластичности материалов в сверхпластичном состоянии являются либо фазовые превращения, проходящие в материале в определенном температурном диапазоне, либо переход металла и сплава из метастабильного состояния в стабильное.

условия, при к-рых одновременно все возбужденные атомы будут возвращаться в нормальное состояние, то выделяющаяся при этом энергия будет излучаться в виде мощного монохроматич. пучка видимого или инфракрасного света. Для осуществления генерации необходимо, чтобы оптич. спектр активной среды обладал рядом квантовомеханич. свойств, т. к. генерация света возможна в результате переходов из возбужденного метастабильного состояния в состояние с очень малым временем жизни. Активная среда может быть твердой,, жидкой или газообразной.

Выявлено также, что относительные массовые расходы •смеси не зависят от l/d и диаметра канала. Снятые эпюры распределения давления и .температуры по оси канала свидетельствуют об отсутствии метастабильного состояния.

Если обратиться к анализу параметров, то нетрудно заметить, что при истечении насыщенной воды кризис расхода характеризуется для всех начальных давлений сравнительным постоянством критического отношения давлений екр и отсутствием метастабильного состояния в выходном сеч'ении. Значение 8кр колеблется в интервале от 0,55 до 0,56. Изменение акр как по характеру, так и по значению хорошо согласуется с опытными данными Фауске {61]. По мере увеличения недо-грева кризис расхода приходится на более низкое критическое отношение давлений. Зависимость еКр=/(Л^н) представлена на рис. 3.10. Из рисунка видно, что значение екр в исследованном диапазоне параметров практически не зависит от начального давления pi и по мере увеличения недогрева убыв'ает. При этом, начиная с ЫВ>20°С, зависимость екр—/(А^н) близка к линейной.

Изомерный переход (и. п.) — переход ядра из метастабильного состояния в устойчивое путем испускания у-кванта, характеризующийся определенным периодом полураспада.

Если начинающий расширяться пар содержит относительно малое количество центров формирования жидкой фазы, то конденсация задерживается и пар в процессе расширения переохлаждается. Однако существуют пределы возможной степени переохлаждения, зависящие, по-видимому, от физических свойств расширяющейся среды, параметров ее состояния и скорости процесса. Когда предел перенасыщения достигнут, происходит скачкообразное выпадение конденсата (так называемый «скачок конденсации») и, как следствие,— восстановление термодинамического равновесия системы. Считается, что причиной нарушения метастабильного состояния расширяющегося пара и возникновения скачка конденсации является образование в больших количествах собственных ядер конденсации. Ряд опытов показал, что число капель жидкости, выпадающих в скачке конденсации, достаточно для сохранения термодинамического равновесия в процессе дальнейшего расширения среды: за фронтом скачка перенасыщение пара либо вовсе не наблюдалось, либо же оказывалось весьма малым [Л. 10].

Центральный вопрос кинетики конденсации — это вопрос о скорости образования зародышей критического размера и их дальнейшем росте. Увеличение размеров капелек, достигших и «перешагнувших» критический барьер, ведет к разрушению метастабильного состояния системы, а следовательно, к изменению параметров пара и отклонению распределения зародышей по размерам от равновесных значений. В то же время закономерности, описывающие результаты флуктуации плотности, получены исходя из того условия, что температура, давление и число молекул паровой фазы сохраняются стабильными. Для того, чтобы полученные соотношения могли быть использованы в условиях нестационарного распределения, требуется ввести соглашения, сводящие действительный процесс к искусственной квазистационарной схеме. Принимается, что капельки с числом молекул, несколько превышающим критическое, удаляются по мере их образования из системы и заменяются эквивалентным количеством отдельных молекул; в такой системе состояние пара сохраняется стабильным.

Введение в паровой поток малых добавок поверхностно-активного вещества ОДА существенно влияет на процессы течения переохлажденного пара в зоне интенсивного ядрообразования-область интенсивного перехода из метастабильного состояния * устойчивое смещается в сторону больших переохлаждений при адиабатном расширении пара.

Таким образом, процесс конденсации пара затруднен до тех пор, пока в среде будет достаточно 'большое количество ПАВ. Это приведет к дальнейшему росту переохлаждения, а зона интенсивной спонтанной конденсации сместится по 'потоку в сечение, где оставшееся в паровой фазе количество ПАВ будет незначительным. Главным моментом рассматриваемой 'модели является экранирующее действие ПАВ, приводящее к тому, что зона интенсивных фазовых превращений смещается по потоку: переход системы из метастабильного состояния в положение устойчивого равновесия произойдет при большей степени метастабильности. Предполагается, что процессы конденсации ОДА и водяного пара начинаются практически одновременно [130].

4.44. Гухман А. А., Аксельрод Л. С., Пронъко В. Г. и др. Исследование теплообмена за границей устойчивости метастабильного состояния жидкости.— В кн.: Тепло-и массоперенос. М.: Энергия, 1968, т. 1, с. 792—800.