Вокруг дислокации существует поле упругих напряжений. Например, в случае краевой дислокации под краем неполной атомной плоскости находится область растяжения, а над этим краем — область сжатия.
Поэтому структурное несоответствие зародыша и исходной фазы может быть частично или полностью скомпенсировано дислокацией, что служит одной из причин предпочтительного образования на дислокациях зародышей с полукогерентными и некогерентными границами.
При образовании такого зародыша упругая энергия решетки исходной фазы в некоторой области вблизи линии дислокации уничтожается.
Это значит что в формуле (смотрите формулу) слагаемое ΔFупр имеет минус: упругая энергия дислокации способствует зарождению, суммируясь с движущей силой превращения ΔFоб. По одной из оценок, в результате этого скорость зарождения на дислокациях в 10 78 раз больше скорости гомогенного зарождения.
Другая причина предпочтительного зарождения на дислокациях — образование вдоль линий дислокаций атмосфер Коттрелла из атомов растворенного элемента. Если зародыш отличается от исходной фазы повышенным содержанием легирующего элемента, то естественно, что ему легче образоваться там, где уже имеется сегрегация этого элемента.
Наконец, энергия активации диффузии вдоль краевых дислокаций примерно вдвое ниже, чем в объеме зерна вдали от дислокаций. Ускоренная диффузия по дислокационным «трубкам» облегчает диффузионный рост зародышей новой фазы, особенно при низких температурах, когда диффузия в объеме зерна исходной фазы становится очень медленной.
Зарождение на дефектах упаковки
Дефект упаковки, например в гранецентрированной кубической решетке, является прослойкой гексагональной плотноупакованной решетки, и наоборот. Если новая фаза имеет решетку того же типа, что и дефект упаковки, то он может служить готовым зародышем новой фазы.
Так как растворимость легирующего элемента в общем случае должна быть разной в решетках разного типа, то атомы перераспределяются между дефектом упаковки и остальной решеткой исходной фазы, образуя атмосферы Сузуки, которые способствуют зарождению фазы, отличающейся по составу от исходной. По этим двум причинам растянутые дислокации, в которых дефект упаковки связывает частичные дислокации, являются местами предпочтительного зарождения новой фазы.
Зарождение на включениях
В исходной фазе часто имеются включения окислов, карбидов, нитридов, интерметаллидов и других фаз.
Включения могут облегчить зарождение новой фазы по той же причине, что и при гетерогенном зарождении в расплаве: работа образования критического зародыша, уменьшается, если поверхностная энергия на границе зародыша с включением меньше, чем с материнской фазой. Это более вероятно в том случае, когда решетка включения изоморфна решетке зародыша.
Включения могут ускорять зарождение не только непосредственно, но и через образование дислокаций. Из-за разницы в термических коэффициентах расширения включений и матрицы при термической обработке вокруг включений могут возникнуть такие напряжения, что в материнской фазе генерируются дислокации, на которых может предпочтительно зарождаться новая фаза.
При затвердевании расплава образование центров кристаллизации на более тугоплавких включениях является основным механизмом гетерогенного зарождения. При превращениях же в твердом состоянии зарождение непосредственно на поверхности включений играет, как правило, второстепенную роль по сравнению с зарождением на разного рода дефектах решетки (границах зерен, субграницах, дислокациях), число которых и протяженность обычно намного больше, чем включений.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков