Превращение протекающее

Превращение протекает аналогично кристаллизации эвтектики, но исходным маточным раствором является не жидкость, а твердый раствор. В отличие от кристаллизации эвтектики из жидкости подобное превращение называется не эвтектическим, а эвтектоидным, а смесь полученных кристаллов — эвтектои-дом.

Если в решетке р-фазы нет плоскости, которая могла бы сочленяться с исходной, то превращение протекает ступенями. На первой ступени образуется промежуточная метастабильная Р'-фаза. Решетки этой промежуточной фазы отличаются тем, что она уже имеет такую плоскость, по которой может быть осуществлена когерентная связь р'-фазы с исходной решеткой а -фазы. На второй ступени совершается переход р'—>-р, если между ними может быть осуществлена когерентная связь; в противном случае должна образоваться вторая метастабильная фаза и т. д.

В точке / при 1499°С жидкость принимает концентрацию В, а а-фаза — концентрацию Н и начинает образовываться у-фаза концентрации /. Ввиду наличия трех фаз превращение протекает при постоянной температуре (c—k—f-f-l=2—3+1=0); отрезок 6—6' на кривой охлаждения является горизонтальным! В результате реакции

Известны полиморфные превращения Fea =*=* Fev, Со„ +* Сор, Tia =F± Tip, Sna ч=ь Srip, Mnu =pt Mnp ч± Mnv -ft Mne. Металлы Са, Li, Na, Cs, Sr, Те, Zr, V и большое число редкоземельных металлов также имеют модификации. Полиморфное превращение протекает в том случае, если при данной температуре может существовать металл с иной кристаллической решеткой и меньшим уровнем свободной энергии.

Кроме нормального (диффузионного), мартенситного (бездиффузионного) полиморфного превращения в сплавах иногда происходит и промежуточное превращение, получившее название массивного. При этом превращении меняется тип решетки без изменения состава фаз. В результате образуется однофазное состояние, причем зерна имеют вид бесформенных массивов, предопределивших название превращения. Массивное превращение протекает по нормальному механизму, однако вследствие значительного переохлаждения диффузия на большие расстояния не происходит.

При реальных, т. е. повышенных скоростях охлаждения превращение протекает при температурах ниже равновесной линии df (см. рис. 66, б) (например, при температурах, соответствующих линии dfi). Следовательно, у сплава I распад а-твердого раствора начнется не при температуре /4, а при более низкой температуре te.

В сталях, содержащих до 0,8 % С, полиморфное у :*± «-превращение протекает в интервале температур и сопровождается перс-распределением углерода между ферритом и аустенитом.

При повышенном содержании легирующих элементов возникают также нолуферритные и полуаустенитпые стали. В этих сталях а +± т* \'-превращение протекает только частично, и их структура состоит из аустепнта и феррита.

Промежуточное превращение протекает при температурах от изгиба кривой (~550°С) до точки Мя (рис. 101, б). Это превращение обладает рядом особенностей, присущих как перлитному (диффузион-

Природа бейнита. Бейнитное (промежуточное) превращение протекает в температурной области между перлитным и мартенситным превращениями (см. рис. 101). В результате промежуточного превра-

Бейнитное превращение протекает при температурах, когда скорость самодиффузии железа и диффузия легирующих элементов практически невозможна, а скорость диффузии углерода еще достаточно высока. Это и предопределяет особенности бейнитного превращения.

При термической обработке происходит превращение, протекающее во времени, и невозможно установить, какое изменение вносит время, если неизвестно, каково устойчивое состояние сплава.

Луч соответствует нагреву стали с какой-то определенной скоростью v2. Он пересекает линии начала и конца превращения в точках а" и Ъ"'. Следовательно, при непрерывном нагреве со скоростью vz мы зафиксируем превращение, протекающее в интервале температур от точки а" до точки Ъ"'. Если нагрев был более медленным, то луч v{ пересекает кривые превращения при более низких температурах (точки а' и Ь'), и превращение произойдет тоже при более низких температурах2.

В случае полиморфного превращения при переохлаждении высокотемпературной фазы чаще происходит бездиффузионное превращение высокотемпературной модификации в низкотемпературную. Без/т.иффузионное превращение осуществляется сдвиговым путем. В основе сдвигового механизма превращения лежит кооперативное и закономерное перемещение атомов, при котором они сохраняют своих соседей и смещаются один по отношению к другому на расстояния, меньшие межатомных. При этом изменения состава фаз не происходит. Превращение, протекающее при значительном переохлаждении, называют мартенсипшым, а образующуюся фазу — мартенситом. Во время превращения образующийся кристалл мартенсита когерентно связан с исходной фазой и его рост идет с большой скоростью (~1(Р м/с) даже при температурах, близких к абсолютному нулю. Как правило, мартенсит закономерно ориентирован относительно исходной высокотемпературной фазы. Кристаллы мартенсита имеют форму пластин (игл).

ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ — один из осн. методов физ.-хим. анализа, служащий для установления темп-р фазовых превращений, напр, плавления, кристаллизации, полиморфных превращений. Для прозрачных объектов используется визуальное наблюдение р-ров или сплавов при их охлаждении или нагревании. Более совершенный способ состоит в записи через определённые промежутки времени темп-ры объекта и построении кривых темп-pa — время. Изменение скорости подъёма или падения темп-ры указывает на фазовое превращение, протекающее с поглощением или выделением теплоты.

Превращение, протекающее в кристаллической (анизотропной) среде, имеет ряд особенностей. При относительно невысокой температуре стабильная фаза не обязательно возникает непосредственно из матричной фазы, а может пройти через ряд состояний с промежуточными значениями свободной энергии, т. е. превращение не обязательно идет по схеме А —v?, а может идти по схеме А-*-А' —>-А"—*-В, где А и В — матричная и стабильная фазы, а Л' и А" — промежуточные фазы. При этом Рв<Рд< < F 'А < FA, где F — свободная энергия фазы.

При термической обработке происходит превращение, протекающее во времени, и невозможно установить, какое изменение вносит время, если неизвестно, каково устойчивое состояние сплава.

Луч соответствует нагреву стали с какой-то определенной скоростью V2- Он пересекает линии начала и конца превращения в точках а" и Ь". Следовательно, при непрерывном нагреве со скоростью v2 мы зафиксируем превращение, протекающее в интервале температур от точки а" до точки Ь". Если нагрев был более медленным, то луч ^ пересекает кривые превращения при более низких температурах (точки а' и Ь'), и превращение произойдет тоже при более низких температурах2.

Такое превращение, протекающее при постоянной температуре (участок 2ш-2'ц на кривой охлаждения сплава III), называется эвтектическим, линия ECF — линией эвтектического превращения, а сама механическая смесь — эвтектической. Сплавы, лежащие левее точки С, называются доэвтектическими, правее — заэвтектическими. Эвтектический сплав содержит 4,3 % С.

В случае полиморфного превращения при переохлаждении высокотемпературной фазы чаще происходит бездиффузионное превращение высокотемпературной модификации в низкотемпературную. Бездиффузионное превращение осуществляется сдвиговым путем. В основе сдвигового механизма превращения лежит кооперативное и закономерное перемещение атомов, при котором они сохраняют своих соседей и смещаются один по отношению к другому на расстояния, меньшие межатомных. При этом изменения состава фаз не происходит. Превращение, протекающее при значительном переохлаждении, называют мартенсшпАым, а образующуюся фазу — мартенситом. Во время превращения образующийся кристалл мартенсита когерентно связан с исходной фазой и его рост идет с большой скоростью (~103 м/с) даже при температурах, близких к абсолютному нулю. Как правило, мартенсит закономерно ориентирован относительно исходной высокотемпературной фазы. Кристаллы мартенсита имеют форму пластин (игл).

Основное превращение, протекающее во время охлаждения при отжиге эвтектоидной стали, — это распад аустенита при комнатной температуре ниже точки А! (727 °С) на смесь феррита с цементитом. При скорости охлаждения стали, обеспечивающей полное протекание диффузионных процессов и соответственно близкое к равновесному состоянию стали, в структуре последней согласно диаграмме «железо—углерод» образуется перлит.