В однофазных сплавах, например Х1, основной процесс при гомогенизационном отжиге — выравнивание состава зерен твердого раствора, т. е. устранение внутрикристаллитной ликвации.
В сплавах, содержащих неравновесные избыточные фазы, например в сплаве Х2, при гомогенизационном отжиге протекают два основных процесса: выравнивание концентрации внутри зерен твердого раствора и растворение неравновесных избыточных фаз. В основе этих процессов лежит диффузия и поэтому гомогенизанионный отжиг называют также диффузионным.
В самом начале выдержки при гомогенизационном отжиге сплавов Х2 или Х3 на границе дендритной ячейки с избыточной β-фазой устанавливается равновесная концентрация α-раствора, соответствующая точке предельной растворимости при температуре гомогенизации. Эта концентрация периферийного слоя α-раствора поддерживается постоянной до тех пор, пока существует избыточная β-фаза.
Выравнивание состава внутри дендритных ячеек является контролирующим звеном гомогенизации, определяющим скорость и время полного растворения избыточной фазы. Если условно отделить друг от друга процессы выравнивания состава внутри α-фазы и растворения в ней избыточной β-фазы, то можно схематично нарисовать такую картину.
Выравнивание состава внутри α-раствора приводит к уменьшению его концентрации на границе c β-фазой до значений ниже точки τ и периферийный слой дендритной ячейки становится ненасыщенным по отношению к β-фазе.
Поэтому β-фаза растворяется, поднимая концентрацию в, периферийном слое α-раствора до равновесной и т. д. Постепенно граница α/β перемещается в сторону растворяющейся β-фазы, а состав α-фазы по сечению дендритной ячейки выравнивается.
Если избыточная β-фаза должна полностью раствориться (в соответствии с диаграммой состояния), то после ее исчезновения через некоторое время завершается и выравнивание концентрации внутри α-раствора.
Если же состав сплава таков, например Х3, что он и в равновесных условиях не должен быть однофазным, то при гомогенизации растворяется только неравновесный избыток второй фазы (или нескольких фаз) и после отжига остается некоторое равновесное их количество.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков