Основные различия между механизмами спинодального распада и

распада твердого раствора путем образования и роста зародышей новой фазы.

r

С2 С0 С1

При условиях близких к равновесным, т.е. при очень медленном охлаждении, интенсивность диффузии велика, и в каждый момент времени составы фаз достигают равновесных значений. При неравновесных условиях выделения второй фазы происходят путем образования и роста зародышей на наиболее энергетически выгодных местах (границах зерен). При распаде с образованием зародышей, неизбежно растет свободная энергия на начальном этапе, из-за образования новой поверхности. Второй путь распада - спинодальный распад, когда расслоение твердого раствора происходит путем возникновения и развития концентрационных неоднородностей, как правило периодического профиля, без образования зародыша новой фазы, а следовательно без увеличения свободной энергии на начальном этапе.

Распад с образованием зародышей разделяют на 2: непрерывный и прерывистый. При непрерывном с исходном твёрдом растворе образуются и растут отдельные выделения новой фазы, матрица обедняется одним из компонентов и в ней создается градиент концентраций. Кристаллы новой фазы будут расти за счет обычной нисходящей диффузии (показано стрелками на рис), пока не установится равновесная концентрация с1.

Скорость роста контролируется коэффициентом объемной диффузии в матрице.

При прерывистом распаде в зернах исходного перенасыщенного раствора α₀ зарождаются и растут ячейки (колонии) двухфазной смеси α₁ и β. Причем у α₁ также решетка как у α₀. Получается пластинчатая структура. Процесс контролируется диффузионным распределением компонентов между пластинами вдоль межфазной границы, т.к. пластины тонкие скорость высокая при низкой температуре.

Спинодальный распад наблюдается когда все 3 фазы (с исходной) характеризуются изоморфным строением (близкие параметры решеток, одинак типы).

Диаграмма с линией расслоение MKN и спинодалью RKV.

Ниже энергии Гиббса при разных Т. При Т₁ и Т₂ еще устойчив однофазный тв раствор. При Т₃ энергия смеси G₂ меньше чем раствора G₁. В точках перегиба S₁ и S₂ вторая производная G равна нулю, а между ними меньше нуля. Именно в этом интервале сплавов малейшее расслоение приводит к уменьшению энергии Гиббса. Расслоение сплава С₀ на Ср и Сq снижает энергию Гиббса до G₃. Таким образом для сплавов лежащих по составу между S1и S2 (спинодальные точки) распад происходит путем постепенного увеличения концентрации расслоения, начиная с близких к С₀ (Ср и Cq) до равновесных.

На практике такой распад выглядит как образование флуктуационных волн концентраций. При спинодальном распаде восходящая диффузия, для понижения свободной энергии до G2.

69) Отпускная хрупкость. Обратимая, необратимая. Причины, способы устранения.

Отпускная хрупкость присуща многим сталям. Сталь в состоянии отпускной хрупкости характеризуется низкой ударной вязкостью.

Влияние температуры отпуска на ударную вязкость стали с высокой склонностью к отпускной хрупкости (схема):
1 — быстрое охлаждение в воде или масле;
2 — медленное охлаждение на воздухе или с печью.

Ударная вязкость закаленной стали после отпуска в интервале 250 — 400 °С меньше, чем после отпуска при температурах ниже 250 °С. Если хрупкую сталь, отпущенную при 250 — 400 °С, нагреть выше 400 °С и перевести в вязкое состояние, то повторный отпуск в интервале 250 — 400 °С не возвращает сталь в хрупкое состояние. Скорость охлаждения с температур отпуска в интервале 250 — 400 °С не влияет на ударную вязкость.
Сталь в состоянии необратимой отпускной хрупкости имеет блестящий межкристаллитный излом по границам бывших аустенитных зерен. Эта хрупкость свойственна в той или иной мере всем сталям, в том числе и углеродистым. Поэтому средний отпуск стали, как правило, не используют, хотя он и обеспечивает высокий предел текучести.
Причиной необратимой отпускной хрупкости считают карбидообразование при распаде мартенсита, в частности выделение карбида в виде пленки по границам зерен. Эта пленка при более высоких температурах отпуска исчезает, а при повторном нагреве до 250 — 400 °С не восстанавливается. Кремний в малолегированных сталях, задерживая распад мартенсита, устраняет необратимую отпускную хрупкость.

Ударная вязкость многих сортов легированной стали после высокого отпуска при 450 — 650 °С зависит от скорости охлаждения с температуры отпуска. При быстром охлаждении с температуры высокого отпуска (в воде или масле) повышение температуры отпуска в интервале 450 — 650 °С приводит к нормальному росту ударной вязкости (какой наблюдается у углеродистой стали при любой скорости охлаждения).
После медленного охлаждения с температуры отпуска в интервале 450 — 650 °С (с печью или на воздухе) ударная вязкость многих сортов легированной стали оказывается более низкой, чем после быстрого охлаждения. Сталь в состоянии обратимой хрупкости имеет межкристаллитный излом по границам исходных аустенитных зерен.
Отпускную хрупкость, возникшую из-за медленного охлаждения при высоком отпуске, можно устранить повторным высоким отпуском, но с быстрым охлаждением. Ударную вязкость можно вновь снизить, проведя новый высокий отпуск с медленным охлаждением. Вследствие чередования повышения и понижения ударной вязкости при повторных нагревах с разной скоростью охлаждения отпускная хрупкость, возникающая после отпуска в интервале 450 — 650 °С, называется обратимой.

Дата добавления: 2015-08-02