Зарождение новой фазы, происходящее совершенно случайным образом в разных местах объема исходной фазы, называют гомогенным. Одним из механизмов гомогенного зарождения является флуктуационное образование критических зародышей (смотрите Термодинамика фазовых превращений). Сами флуктуации энергии и концентрации являются результатом хаотичного теплового движения, и возникновение их в разных участках исходной фазы носит вероятностный характер. Поэтому и распределение по объему…

Поверхностная энергия на границе зародыша с исходной фазой зависит от строения этой границы. Различают три типа межфазных границ: когерентные, полукогерентные и некогерентные. На когерентной границе решетка одной фазы плавно переходит в решетку другой фазы: атомные плоскости не прерываются на такой границе, а лишь несколько изгибаются, как бы продолжаясь в другой фазе. Эта упругая деформация, называемая…

Согласно оценочным расчетам, поверхностная энергия когерентной границы не превышает 200 эрг/см2, у полукогерентной равна 200 — 500 эрг/см2, а у некогерентной составляет 500 — 1000 эрг/см2. Следовательно, при прочих равных условиях работа образования критического зародыша, имеющего когерентные границы, должна быть самой низкой, а скорость образования таких зародышей — наиболее высокой. На рисунке Схемы строения когерентной…

Кристаллизация расплавленного металла происходит не при температуре равновесия жидкой и твердой фаз, а при более низких температурах. То же самое относится и к превращениям в твердом состоянии. Температура превращения при охлаждении лежит ниже, чем температура обратного фазового превращения при нагревании. Это явление называется тепловым гистерезисом превращения. Например, белое олово превращается в серое только при сильных…

Рассмотрим изотермический процесс кристаллизации α-фазы в материнской β-фазе при некоторой температуре Т1 ниже температуры Т0 (смотрите рисунок Зависимость свободной энергии двух фаз от температуры).  При образовании частиц α-фазы свободная энергия системы должна уменьшиться, так как при температуре Т1 новая фаза более устойчива и обладает меньшим запасом свободной энергии, чем исходная β-фаза. Уменьшение свободной энергии при…

Откуда же берется в замкнутой системе энергия, требуемая для образования критического зародыша? В кристалле колеблющиеся атомы непрерывно обмениваются между собой кинетической энергией. Из-за хаотичности теплового движения энергия распределена между атомами неравномерно. В определенный момент энергия разных атомов различна, а для одного атома она меняется от одного момента времени к другому. Всегда имеются атомы и группы…

При температуре равновесия двух фаз T0, когда степень переохлаждения ΔT = 0 и движущая сила превращения Δf = 0 (смотрите рисунок Зависимость свободной энергии двух фаз от температуры), в соответствии с выражением (формула) αкр = ∞ и превращение не может развиваться [сомножитель e—ΔFкр/kT в уравнении (формула) равен нулю]. С увеличением степени переохлаждения быстро уменьшается работа…

Максимумы скорости зарождения и линейной скорости роста соответствуют разным степеням переохлаждения, причем восходящая ветвь кривой скорости зарождения сдвинута в сторону больших переохлаждений (смотрите рисунок Зависимость скорости зарождения центров и линейной скорости). Скорость зарождения центров и линейная скорость роста кристаллов определяют суммарную скорость фазового превращения. Средняя скорость изотермического фазового превращения вначале растет с увеличением степени переохлаждения,…

При фазовых превращениях в сплавах образующаяся фаза очень часто отличается по химическому составу от исходной фазы (смотрите рисунок Системы с различными фазовыми превращениями). Поэтому для образования критического зародыша недостаточно энергетической флуктуации, необходима еще флуктуация концентрации. В твердом растворе при определенном среднем химическом составе имеются участки с большим или меньшим содержанием того или иного компонента. Очевидно,…

Избыточная энергия в упругодеформированных областях может понизиться без нарушения целостности тела, если разрядка остаточных напряжений произойдет путем пластической деформации. Следовательно, чтобы добиться полного или частичного снятия остаточных макронапряжений в изделии, необходимо вызвать в нем пластическое течение. Остаточные напряжения при отжиге уменьшаются двумя путями: вследствие пластической деформации в условиях, когда эти напряжения превысят предел текучести; в…

Флуктуации тепловой энергии активируют скольжение. С увеличением продолжительности отжига они вовлекают в скольжение менее благоприятно расположенные дислокации, помогают дислокациям преодолевать и обходить препятствия пересечением дислокаций леса и поперечным скольжением. При температурах отжига выше 0,5 Тпл препятствия обходятся дислокациями также переползанием, как и при обычной высокотемпературной ползучести. Остаточные напряжения в изделиях несколько снижаются вследствие ползучести и…

Если сплав содержит фазы с резко различающимися термическими коэффициентами линейного расширения (силумины, металлокерамические материалы), то по сравнению с обычным отжигом более эффективен циклический отжиг с обработкой холодом. Такой комбинированной термообработке подвергают детали, к которым предъявляют особо жесткие требования по стабильности размеров во время хранения и эксплуатации высокоточных приборов. Детали из силуминов типа АЛ2 и АЛ9…