Главная / Теория термической обработки металлов / Старение и отпуск / Старение / Прерывистый распад (механизм зарождения ячейки)

Прерывистый распад (механизм зарождения ячейки)

Механизм зарождения ячейки прерывистого распада точно не выявлен. Одно из предположений, базирующееся на строении фронта превращения, сводится к следующему. Граница зерен мигрирует, растворенный элемент сегрегирует около нее и выделяется в виде частиц, локально закрепляющих границу.

Продолжая мигрировать, граница выгибается между выделениями, а они удлиняются при росте, следуя за продвигающейся границей. Так формируется чередование участков α1 и β-фаз, т. е. зарождается перлитообразная ячейка позади мигрирующей межзеренной границы. Предложены и другие гипотезы зарождения ячейки. 


Схема формирования ячейки прерывистого распада

Схема формирования ячейки прерывистого распада

Схема формирования ячейки прерывистого распада у
мигрирующей границы (Фурнелле и Кларк).


Механизм роста сформировавшейся ячейки более ясен. Перед торцами пластин или стержней α1 и β-фаз концентрация легирующего элемента В в матрице соответственно повышена и понижена (имеется в виду, что β-фаза обогащена компонентом В, а α1-фаза им обеднена). Как и при росте перлитной колонии в аустените, при кооперативном росте двухфазной ячейки прерывистого распада компоненты диффузионно перераспределяются вдоль межфазной границы матрицы с ячейкой.

При непрерывном же распаде рост выделения контролируется объемной диффузией перпендикулярно поверхности выделения. Скорость диффузии вдоль межфазной границы матрицы с ячейкой намного больше, чем объемной, а пути диффузии очень короткие, так как межпластиночное расстояние в ячейке небольшое.

Поэтому прерывистый распад способен быстро протекать при относительно низких температурах, в том числе и при таких, когда рост изолированных выделений β-фазы по механизму непрерывного распада идет с очень малой скоростью или практически полностью подавлен. Межпластиночное расстояние внутри ячеек уменьшается с понижением температуры старения.

Прерывистый и непрерывный распад можно рассматривать как конкурирующие процессы. Прерывистому распаду способствует высокая вероятность гетерогенного зарождения на границах зерен по сравнению с зарождением внутри зерен, высокий коэффициент диффузии по границам зерен и большая подвижность межзеренной границы.

Добавки, замедляющие диффузию по границам зерен, затрудняют прерывистый распад. Выделения по границам зерен частиц избыточных фаз, тормозящих миграцию межзеренной границы, также замедляют прерывистый распад.

Пластическая деформация закаленного сплава перед старением оказывает сильное и неоднозначное влияние на развитие прерывистого распада. После сильной деформации при нагреве в полосах деформации перераспределение дислокаций вызывает образование новых границ, которые служат дополнительными местами зарождения ячеек прерывистого распада внутри зерен исходной фазы.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Возврат после старения

Явление возврата после старения было открыто на дуралюмине. Если естественно состаренный дуралюмин нагреть до температуры примерно 250 °С, выдержать 20 — 60 с и быстро охладить, то его свойства возвращаются к значениям, характерным для свежезакаленного состояния.  Сущность явления возврата состоит в том, что зоны ГП, возникшие при естественном старении, во время нагрева сплава растворяются, метастабильные…

Искусственное старение

В зависимости от режима, структурных изменений и получаемого комплекса свойств искусственное старение можно подразделить на полное, неполное, перестаривание и стабилизирующее старение (соответствующие режимы и свойства приведены в таблице Режимы старения и механические свойства состаренных сплавов на разной основе для литейного алюминиевого сплава AЛ9). Полное искусственное старение проводят при такой температуре и продолжительности, которые обеспечивают достижение…

Ступенчатое старение

Старение с выдержкой вначале при одной, а затем при другой температуре называют ступенчатым. Как правило, температуру первой ступени выбирают ниже, чем второй. Основная цель двухступенчатого (двойного) старения — создать большое число центров выделений на низкотемпературной ступени, когда пересыщенность твердого раствора велика (на рисунке Размер выделений степень пересыщенности C0/C1 растет с понижением температуры Т1), а затем…

Максимальное упрочнение

Рассмотрим практически важный случай сложной роли естественного старения на примере сплавов системы Al — Mg — Si, находящихся на квазибинарном разрезе Al — Mg2Si или недалеко от него (сплавы типа авиаль). В этих сплавах при естественном старении образуются игольчатые зоны ГП, обогащенные магнием и кремнием, а при искусственном (170 °С) — метастабильная β´-фаза (смотрите таблицу…

Режимы старения и механические свойства состаренных сплавов

С ролью предстарения тесно связан вопрос о роли скорости нагрева при одноступенчатом старении. Обычно на скорость нагрева до температуры старения не обращают внимания. Однако начальные стадии распада при замедленном нагреве могут влиять на свойства состаренного сплава. Так, например, замедленный нагрев до температуры старения некоторых алюминиевых сплавов позволяет несколько повысить их прочность. Режимы старения и механические…