1 При переохлаждении возможно сохранение бездиффузионного (мартенсит-нот) механизма перехода одной модификации (Р) в другую (а).
Переход сплава из жидкого состояния в твердое протекает, как и при кристаллизации чистых металлов, только при некотором переохлаждении, при котором значение разности объемной свободной энергии жидкой и твердой фаз Fofi будет больше приращения поверхностной энергии FI]OB (F,,,-, > FnoK).
Эвтектическая структура в условиях сравнительно высоких степеней переохлаждения состоит из мелких кристаллов обеих фаз (а и Р), так как при одновременной кристаллизации их из жидкого сплава рост каждой из них затрудняется (см.
При переохлаждении жидкой фазы до температуры ниже tt она окажется пересыщенной компонентами А и В, из нее одновременно начнут кристаллизоваться а- и Р-твердые растворы, составляющие эвтектику.
В случае полиморфного превращения при переохлаждении высокотемпературной фазы чаще происходит бездиффузионное превращение высокотемпературной модификации в низкотемпературную.
Превращение, протекающее при значительном переохлаждении, называют мартенсипшым, а образующуюся фазу — мартенситом.
Массивное превращение протекает по нормальному механизму, однако вследствие значительного переохлаждения диффузия на большие расстояния не происходит.
Распад а-твердого раствора в условиях переохлаждения приводит к пересыщению его компонентом В.
чы, как и при любом (разовом превращении, необходимо некоторое переохлаждение относительно /;).
Распад твердого раствора может происходить в условиях больших степеней переохлаждения.
При переохлаждении (^-твердого раствора до низких температур протекает сдвиговое мартенситное превращение.
При переохлаждении жидкого чугуна ниже 1147°С образуется цементит.
С увеличением переохлаждения его устойчивость быстро уменьшается, достигая минимума, и далее вновь возрастает (рис.
Повышение устойчивости аустенита и уменьшение скорости его превращения при больших степенях переохлаждения определяется снижением скорости образования и роста новых фаз вследствие замедления процесса диффузии.
При переохлаждении аустенита до температуры, равной или ниже мартенсиной точки (7И„), соответствующей температуре начала превращения переохлажденного аустенита в мартенсит (рис.
Размер перлитных колоний («перлитное зерно») и перлитных субколоний тем меньше, чем мельче зерно исходного аустенита и больше степень его переохлаждения.
Чем больше переохлаждение, тем тоньше получающаяся феррито-цементитная структура, т.
Влияние степени переохлаждении Д^ на межпластиночные расстояния Д„ в перлите
При переохлаждении до ~625 °С количество феррита станет меньше и выразится отношением ба:гв.
Это имеет место при переохлаждении аустенита до температуры ниже Т„ (рис.
Для начала мартенситного превращения требуется болылое переохлаждение аустенита (точка М„ на рис.
В условиях большого переохлаждения (ниже 7'0) феррито-цементитпая структура образоваться не может, и аустенит превращается в мартенсит, что приводит систему к относительному минимуму свободной энергии.
При переохлаждении аустенита до температуры Л1 его свободная энергия практически равна свободной энергии стабильных низкотемпературных фаз, поэтому его поевращение в этих условиях не может протекать При реальных скоростях охлаждения, когда аустенит переохлаждается до температур ниже Alt он становится метастабиль-ным и превращается в более стабильные структуры.
Медленное охлаждение должно обеспечить распад аустенита малых степенях переохлаждения (рис.
Легирующие элементы, растворяясь в феррите, уменьшая размер зерна и увеличивая склонность аустенита к переохлаждению, способствуют измельчению карбидной фазы, поэтому низколегированные стали по сравнению с углеродистыми сталями обыкновенного качества (Ст2, СтЗ, Ст4) имеют более высокие значения временного сопротивления и предела текучести при сохранении хорошей пластичности, а также менее склонны к старению и хладноломкости.
Следовательно, процесс кристаллизации может протекать только при переохлаждении металла ниже равновесной температуры Тпл.
Разность между температурами 7ПЛ и Т„, при которых может протекать процесс кристаллизации, носит название степени переохлаждения: АГ = ТПЛ ~ Тк (рис.
Чем чище жидкий металл, тем более он склонен к переохлаждению.
При переохлаждении сплава ниже температуры Т1,,.
Поэтому при больших степенях переохлаждения (низких температурах) вследствие уменьшения скорости диффузии (коэффициента диффузии D) (рис.
Поэтому на включениях, отвечающих этим требованиям, сравнительно легко возникают зародыши, и затвердевание жидкости начинается при меньшем переохлаждении, чем при самопроизвольном зарожде!
Как и при кристаллизации из жидкой фазы, для того чтобы полиморфное превращение протекало, нужно некоторое переохлаждение (или перенагрев) относительно равновесной температуры, чтобы возникла разность свободных энергий между исходной и образующейся, новой, модификациями.
В твердом металле в отличие от жидкого возможно достижение очень больших степеней переохлаждения.