На поверхности усадочных и газовых микропор, микротрещин и других несплошностей, возникающих по границам и внутри зерен при кристаллизации, пластической деформации и термической обработке, а также на открытой поверхности изделия, зарождение новой фазы может быть сильно облегчено, так как здесь отсутствует упругое сопротивление сплошной среды возникновению в ней кристаллов с другим удельным объемом.
Эти места предпочтительного зарождения особенно эффективны, когда слагаемое ΔFупр в формуле (смотрите формулу) велико. Примерами являются зарождение графита в микронесплошностях аустенита и превращение белого олова в серое, начинающееся с открытой поверхности образца.
Если новая фаза отличается от исходной по химическому составу, то росту ее зародышей на свободной поверхности способствует поверхностная диффузия, которая идет намного быстрее, чем граничная, и тем более быстрее, чем объемная.
Например, у серебра энергия активации поверхностной диффузии Qпов = 10 300 кал/г-атом, в то время как Qгр = 20 200 кал/г-атом. При 700 °С коэффициент диффузии по границам зерен серебра Dгр = 87 * 108 см2/с, а коэффициент поверхностной диффузии Dпов = 83 * 10—5 см2/с, т. е. в 103 раз больше.
Дисперсность частиц новой фазы и характер их распределения по объему сплава при гетерогенном зарождении определяются числом и расположением мест предпочтительного зарождения. В отличие от гомогенного зарождения центры фазового превращения при гетерогенном зарождении могут быть резко неоднородно распределены по объему сплава, концентрируясь, например, на границах зерен.
Микроструктура (α + β)-латуни
Х 100. Светлые цепочки кристаллов α-фазы окаймляют
границы исходных зерен β-фазы.
Очень часто кристаллы новой фазы, расположенные по границам зерен материнской фазы дают четкие контуры этих границ. Но они могут и весьма равномерно распределяться по объему сплава, если места предпочтительного зарождения сами равномерно распределены по объему исходной фазы; это, например, возможно в случае зарождения на дислокациях, дефектах упаковки и включениях.
Изменение числа и характера расположения мест гетерогенного зарождения под воздействием термической обработки, пластической деформации и другими способами является одним из самых эффективных путей регулирования структуры, получающейся при фазовых превращениях.
Например, измельчение зерен исходной фазы (а значит, увеличение суммарной поверхности их границ) или повышение плотности дислокаций при пластической деформации увеличивает число центров фазового превращения. Конкретные примеры такого рода регулирования структуры будут рассмотрены всоответствующих главах.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков