Неравновесная и вторичная кристаллизации

Растущие кристаллы твердого раствора имеют переменный состав (см. диаграмму состояния). Но при медленном охлаждении состав кристаллов выравнивается за счет диффузионных процессов и соответствует исходному составу расплава.

В реальных условиях охлаждения это невозможно – состав в пределах каждого кристалла и различных кристаллов будет неодинаковым. Рассмотрим (рис.1.33) сплав, содержащий по 50% каждого компонента. Он начинает кристаллизоваться при темп-ре t₁ и образуются кристаллы с концентрацией k₁компонента В. При t₂ состав жидкой фазы будет соотв-вать точке m, а твердой – n и средний составα-фазы – (n + k₁)/2 ≈ k₂ и т.д. Т.е. с уменьшением темп-ры средний состав α-тв. раствора все более отклоняется от равновесного. Штрих. кривая на рис.1.33 характеризует средний состав кристаллов при данной скорости охлаждения. Как следствие,

В основе вторичной кристаллизации (новая кристаллическая фаза образуется из твердого вещества) лежат полиморфные превращения. Процесс начинается с об-

разования и роста центров кристаллизации. Различают нормальный и мартенситный механизмы роста. Первый наблюдается при медленном охлаждении металлов с высокими температурами полиморфных превращений. Новая кристаллическая фаза возникает на границах исходных зерен и растет за счет поступления атомов из высокоточной модификации.

Мартенситный механизм роста характерен для больших скоростей охлаждения или для металлов с низкой температурой полиморфных превращений. Поскольку при низких температурах подвижность атомов мала, перестройка решетки происходит путем совместного перемещения группы атомов на расстояния меньше межатомных. Новую фазу называют мартенситом.

Полиморфное превращение в сплавах может происходить по диффузному механизму за счет перераспределения компонентов между фазами. При наличии в кристаллической решетке некоторых металлов растворимого водорода полиморфное превращение приводит к сверхпластичности материала, т.е. формоизменение кристаллической решетки происходит без внешнего воздействия подобно течению вязкой жидкости.