Главная Процесс термической обработки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 [ 85 ] 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 ладе, нет. Спинодальный распад не обязательно дает модулированную структуру, а модулированная структура не обязательно связана со спинодальным распадом, как это считали раньше. .Вместе с тем в упругоанизотропных кристаллах весьма вероятно образование при спинодальном распаде модулированной структуры корзиночного плетения. н Термодинамика и механизм спинодального распада предо-яределяют его гомогенность: предпочтительного образования выделений на границах зерен или на дислокациях при спинодальном распаде не наблюдалось. Для практики весьма важно и то, что для спинодального распада характерна высокодисперсная структура, равномерная по всему объему зерен исходной фазы. Из-за отсутствия специфических структурных признаков не всегда легко установить, спинодальный ли распад в данном сплаве. К промышленным сплавам, в которых при старении действительно протекает спинодальный распад, можно отнести магнитнотвердые сплавы типа кунифе и кунико, легированные куниали для изготовления пружин и высокопрочные сплавы системы Си-Ni-Sn. 4. Непрерывный и прерывистый распад Непрерывный распад При непрерывном распаде в исходном пересыщенном растворе образуются и растут отдельные выделения избыточной фазы. Так как выделения обогащены одним из компонентов, то матричная фаза обеднена этим компонентом и в ней существует градиент концентраций. Кристаллы избыточной фазы растут вследствие обычной нисходящей диффузии: поток атомов {см. стрелки на рис. 143, б) направлен в сторону понижения концентрации, и коэффициент диффузии D положителен. Последнее обусловлено тем, что вне области спинодального распада вторая производная от свободной энергии по концентрации dF/dC > О (сравните со спинодальным распадом путем восходящей диффузии при отрицательных значениях D). Растущие выделения при непрерывном распаде постепенно высасывают легирующий элемент из матричной фазы, обедняя ее по всему объему до равновесной концентрации (см. рис. 137 и -143, б). Размер выделений г при непрерывном распаде с увеличением продолжительности старения т возрастает приближенно по параболическому закону: г = {ОхУ. (31) Скорость роста выделений контролируется коэффициентом ;объемной диффузии D в решетке матрицы. Характерная особенностьрассматриваемого процесса - непрерывное по всему объему исходных зерен уменьшение концентра- ции легирующего элемента. Поэтому распад и называют непрерывным. Кристаллографическая ориентировка зерен исходной фазы при непрерывном выделении не изменяется. По микроструктурным признакам непрерывный распад раствора при старении подразделяют на равномерный {или общий) и локализованный. . При равномерном распаде выделения однородно распределен по объему зерна. Зарождение при равномерном распаде может быть гомогенным или гетерогенным (см. § 18). В последнем случае места предпочтительного зарождения (дислокации, скопления вакансий и др.) распределены равномерно по телу зерна. При локализованном распаде выделения неравномерно распределены по телу зерна. Продукты распада обнаруживаются у границ зерен и субзерен, в полосах скольжения и других местах. Заролодение при локализованном распаде - всегда гетерогенное. Зоны, свободные от выделений При старении некоторые сплавов (алюминиевых, титановых, железных, никелевых и др.) вблйЗй тра-н-ии, зерен матричного твердого раствора распада не происходит и отчетливо видны зоны, свободные от выделений (рис. 144 и 145). В алюминиевых сплавах ширина Рис. 144. Приграничная зона, сьо бодная от выделений в сплаве AI- 5,9% Zn-2,9% Mg после старения при 180 С, 3 ч (Анвин, Лоример и Николь-сон) Рис. 145. Приграничные зоны, свободные от выделений (светлые), в титановом сплаве BT15, закаленном на р-фазу с температуры 900° С и состаренном при 450° С, 15 ч. Темный фон - сильно травящаяся Р-фаза, в которой, выделилась дисперсная а-фаза. X 200 (И. И. Новиков, о. в. Каспаров , И. С. Полькин) Расстояние от границы зерна Рис. 146. Схема распределения концентрации вакансий вблизи границы зерна при разных режимах закалки: / - закалка с температуры Г,; 2- - закалка с температуры Тг > Т1, 3 - закалка с температуры Гг при замедленном охлаждении таких зон составляет обычно доли микронами они видны только под электронным микроскопом, в титановых Р-сплавах после старения зоны, свободные от выделений, имеют ширину порядка нескольких микронов и хорошо Шдны в световой микроскоп. Существование приграничных зон, свободных от продуктов распада раствора, не противоречит положению о том, что границы зерен облегчают зарождение выделений новой фазы. Речь идет не о самой границе, а о примыкающей к ней приграничной области. Часто можно наблюдать выделения непосредственно на границе зерна и рядом с ними приграничную зону, свободную от выделений (рис. 144). Появление приграничных зон, свободных от выделений, можно объяснить двумя причинами. Если распад начинается с границ и здесь зарождается фаза, обогащенная одним из компонентов, то при своем росте она высасывает этот компонент из приграничной области. Начинающийся позднее распад в теле зерна не идет в некоторой зоне, прилегающей к выделению, из-за уменьшения в этой зоне пересыщенности матричного раствора (см. расширенный участок зоны вблизи выделения на рис. 144). Это объяснение не подходит к зоне нераспавшегося раствора у границ, на которых нет выделений (см. узкую зону вдоль чистой границы на рис. 144). Более общей причиной появления зон, свободных от выделений, является обеднение приграничных областей вакансиями из-за стока на границу. Равновесная концентрация тепловых вакансий резко, по экспоненте, уменьшается с понижением температуры. При закалке этот процесс не успевает пройти в необходимой степени и решетка сильно пересыщается вакансиями. В первый период закалочного охлаждения, когда при высоких температурах вакансии еще очень подвижны, они устремляются к границам зерен - стокам вакансий. В результате вблизи границ зерен концентрация вакансий в некоторой зоне оказывается пониженной по сравнению с остальной частью зерна, где сохраняется высокая концентрация избыточных вакансий (рис. 146). Вакансионные кластеры, как ранее отмечалось, облегчают зарождение выделений, особенно если удельный объем при распаде раствора возрастает. Закалочные вакансии способствуют также диффузионному росту зародышей новой фазы. Можно принять, что при некоторой пересыщенности раствора легирующим элементом, т. е. при определенной температуре старения Т, распад за определенное время происходит только в той части тела |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |