атомов». Интересно отметить, что наличие повышенной концентрации углерода на границах зерен аустенита (при определенных, относительно невысоких температурах) в сталях, близких по составу к эвтектоидным, служит косвенным доказательством того, что цементитные зародыши, которые возникают по границам зерен, играют ведущую роль в перлитном превращении.

По мере увеличения степени переохлаждения (в область достаточно низких температур) время, требуемое для перемещения атомов к возможным местам образования некогерентных зародышей, становится настолько большим, что не только рост, но и возникновение таких зародышей становится невозможным. Однако благодаря значительной отрицательной величине AF¥ в этих условиях в металлах получают развитие другие процессы, при которых удается избежать значительных затрат энергии на создание поверхностей раздела при образовании зародышей. Эти затраты резко снижаются, если оказывается возможным установление когерентного или полукогерентного соответствия кристаллических решеток зародыша новой фазы и матрицы исходной фазы на границе раздела. Возникающие зародыши новой фазы ориентируются относительно кристаллической решетки исходной фазы так, что в сопряжении оказываются кристаллографические плоскости фаз, строение и размеры которых наиболее близки друг к другу. При когерентном образовании и росте зародыша взаимная ориентировка кристаллических решеток фаз характеризуется наличием определенных взаимнопараллельных плоскостей и направлений. Например, при превращении y-Fe -»• a-Fe плоскость (111) решетки y-Fe параллельна плоскости (110) решетки a-Fe, а направление [110] решетки y-Fe параллельно направлению [111] решетки a-Fe. При превращении f$-Ti -> a-Ti параллельными плоскостями являются (110) решетки (З-Ti и (0001) решетки a-Ti, а направлениями — [111] решетки f5-Ti и [1120] решетки a-Ti.

Поскольку решетки новой и старой фаз всегда отличаются по своим параметрам и типу, общим условием когерентности является либо наличие у зародыша метастабильной решетки, либо деформирование равновесной решетки. Чем меньше кристаллографическое соответствие фаз, тем меньше скорость образования зародышей. При значительной разнице в кристаллическом строении фаз энергетический барьер, обусловленный необходимостью создания межфазной границы, резко возрастает и образование зародышей настолько затрудняется, что переход старой фазы в новую становится возможным только через ряд промежуточных мета-стабильных фаз, каждая из которых ближе по своей структуре к исходной. При этом обеспечивается наибольшая скорость превращения, хотя снижение свободной энергии системы может быть и не максимальным, как это имело бы место, если бы был возможен прямой переход исходной фазы в новую стабильную (правило ступеней). Типичными примерами таких метастабильных фаз являются мартенсит в стали, а'-, а"- и ш-фазы в сплавах титана, которые также образуются по мартенситной кинетике. Однако метастабильные фазы, возникающие в соответствии с правилом ступеней, могут образовываться и диффузионным путем, например цементит в легированных сталях при эвтектоидном превращении.

Принцип структурного и размерного соответствия управляет большинством процессов фазовых превращений в твердых металлах. Даже при некогерентном выделении фаз на границах зерен с большим углом или на подобных им границах раздела между исходной фазой и инородными включениями по мере диффузионного роста зародыша новой фазы система будет стремиться уменьшить свою свободную энергию как за счет поверхностной энергии путем наиболее выгодной перестройки атомнокри-сталлических построений и установления структурного и размерного соответствия решетки зародыша с решеткой исходной фазы, так и за счет

16

Copyright © 2008-2012 TitanDioxide.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Диоксид титана TiO2