Қорытпалардың кристалдануы

Қорытпаның сұйық күйден қатты күйге ауысуы, таза
металдардың кристалдануы сияқты, кейбір аса салқындау болған
кезде
ғана
жүреді.
Кристалдану
процесі
кристалдану
орталықтарының — эмбриондардың пайда болуы нәтижесінде
жүреді (жаңа кристалдану фазасының құрамы мен құрылымына
сәйкес келетін атомдардың концентрациясы мен орналасуы
бойынша). Сондықтан тұрақты эмбриондарды қалыптастыру
үшін концентрацияның тербелісі қажет. Концентрацияның
тербелісі - сұйықтықтың жекелеген аз көлеміндегі химиялық
құрамның оның орташа құрамынан уақытша пайда болатын
ауытқуы. Бұл тербелістер атомдардың ерітіндідегі диффузиялық
орын ауыстыруы нәтижесінде пайда болуы мүмкін (жылулық
орын ауыстырулар).

Қатты фазадағы өзгерістер жаңа фазаның эмбриондарының пайда
болуы және олардың кейінгі өсуі нәтижесінде де жүреді. Қатты фаза
атомдарының диффузиялық қозғалғыштығы сұйық фаза атомдарына
қарағанда аз. Сондықтан жаңа фазаның эмбриондарының пайда болуы мен
өсуі құрамының қажетті тербелістерін алу күрделілігімен және бастапқы
(матрицалық) фазаның құрамдас бөліктерінің бірінің атомдарын кристалл
шекараларына баяу жеткізумен қиындайды.
Жаңа
фазаның
эмбрионы
белгілі
бір
кристаллографиялық
жазықтықтар бойымен бастапқы (матрицалық) фазамен байланысты,
атомдардың орналасуы мен олардың арасындағы қашықтыққа ұқсас. Ескі
және жаңа фазалардың шекарасында белгілі бір кристаллографиялық
жазықтықтарда торлардың когеренттілігі (үйлесімділігі) болған кезде (4.5,
а-сурет), жаңа фазаның өсуі үлкен жылдамдықпен жүреді, өйткені атомдар
елеусіз қашықтықтарға ретімен орын ауыстырады.

4.5 сурет. Фазалар арасындағы шекара схемасы:
а - үйлескен торлар кезінде бір тордың екіншісіне үздіксіз
ауысуы; ә - фазалар шекарасындағы ретсіздік

Алайда,
ескі
және
жаңа
фазалардың
нақты
көлемінің
айырмашылығына байланысты көптеген эмбриондардың пайда болуы ескі
фазада серпімді кернеулердің пайда болуына әкеледі. Бұл кернеулер ығысу
деформациясына және үйлесімділіктің (когеренттіліктің) бұзылуына,
нәтижесінде фазалық шекараның пайда болуына әкеледі (4.5, ә-сурет.).
Когеренттік өсу мүмкін болмайды.
Жоғары температура кезінде үйлесімділік тез бұзылады, өйткені
серпімділік шегі төмендейді. Алайда, жаңа фазалық кристалдардың өсуі
тез жалғасады (атомдардың матрицалық фазадан жаңасына, фазалық
шекара арқылы диффузиялық орын ауыстыруына байланысты). Мұндай
айналдыру механизмі диффузиялық немесе қалыпты (нормалды) деп
аталады. Егер біруақытта ескі және жаңа фазалардың арасында
құрылымдық сәйкестік болса, онда жаңа фаза пластиналар немесе инелер
түрінде ескі фазаның кристаллографиялық жазықтықтарының бойында
орналасады. Бұл құрылым видманштеттік деп аталады (4.6, а-сурет).

4.6 сурет. Болаттардың микроқұрылымдары:
а - видманштеттік құрылым (болат, 0,65% С);
ә - мартенситтік құрылым (болат, 0,2% С)

Егер кристалдық тордың құрамы мен құрылымы бойынша жаңа тұрақты
фаза бастапқы фазадан өте өзгеше болса, онда аралық, метастабильді фаза жиі
пайда болады. Температура төмендеген кезде метастабильді фаза тұрақты
болады, бұл торлардың когеренттік байланыстың бұзылуына және фаза аралық
шекараның пайда болуына әкеледі. Қорытпаны тез салқындату кезінде фазаның
төмен температурасы кезінде метастабильдіден, жоғары температурасы кезінде
орнықтыдан тұруы мүмкін.
Жоғары температуралы (β) модификацияның төмен температуралыға (α)
диффузиясыз айналдыру кезінде фазалардың құрамы өзгермейді. Айналдыру
атомдардың заңды орын ауысуына (ығысуына) байланысты жүреді. Атомдар
көршілерін сақтайды және атомаралықтан кіші қашықтықта бір-біріне қатысты
жылжиды. Жаңа фаза бастапқымен үйлесімді түрде байланысқан. Когеренттілік
бұзылған кезде кристалдардың өсуі тоқтайды. Айналдыру бастапқы фазамен
үйлесімді түрде байланысқан жаңа кристалдардың пайда болуымен дамиды.
Кристалдардың өсу жылдамдығы 10
3
м/с-ке жетуі мүмкін. Мұндай
айналдыру мартенситтік деп, ал фаза - мартенсит деп аталады (4.6, ә-сурет.).

жүктеу/скачать 0.62 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: