Зародышеобразование на включениях

Включение может быть центром кристаллизации новой фазы, если

Чаще всего включение действует на зародышеобразование косвенно во время нагрева и охлаждения. Включение и металл расширяются и сжимаются по-разному из-за разных коэффициентов расширения. В результате на границах появляются напряжения, превышающие . Происходит пластическая деформация некоторого объема и повышается плотность дислокаций.

Микронесплошности играют особо важную роль, если удельный объем новой и исходной фазы сильно отличаются. Важно также то, что новая фаза не испытывает упругого сопротивления окружающей среды, так как все происходит на открытой поверхности.

Распределение зародышей при гомогенном и гетерогенном м зародышеобразованиях

Распределение образовавшихся гомогенным путем зародышей носит статистический характер. Распределение гетерогенных зародышей определяется местом их преимущественного образования. Если таковым является граница зерна, то они распределяются вдоль границы зерна исходной фазы. Если основное место – дислокации, то и распределение может быть равномерным.

Фазовые превращения в сталях

В сталях реализуется 4 превращения, которые обеспечивают образование 3 структур. Таковыми основными структурами являются:

• Аустенит (углерод + γ-железо)

• Перлит (эвтектоидная смесь феррита и цементита)

• Мартенсит (твердый раствор углерода в α-железе)

F

T

1. Превращение перлит – аустенит. Температура выше

2. Превращение аустенит – перлит. Температура ниже

3. Превращение аустенит – мартенсит. Ниже точки метастабильного равновесия .

Так как температура низкая, ниже температуры диффузионного процесса, проходит оно бездиффузионно и мартенсит сохраняет исходную концентрацию углерода. При температуре мартенситного превращения работа на образование мартенситного зародыша значительно меньше, чем на образование зародыша перлита – реализуется правило ступеней.

4. Так как мартенсит – нестабильная структура, имеет энергию выше чем перлит, то начинается превращение мартенсит – перлит.

5. Мартенсит – аустенит. Наблюдается в сплавах, где нет примесей внедрения, прежде всего углерода.

Превращение перлита в аустенит

Наиболее часто исходной структурой перед образованием аустенита является перлит.

Фазы составляющие перлит Ф и С отличаются от А как по составу так и по кристаллическому строению, поэтому для появления центров кристаллизации аустенита необходима флуктуация энергии и концентрации. Для закрепления такой флуктуации как зародыш необходимо растворение в ней углерода. Источником углерода является цементит, поэтому зародыши образуются в основном на границе феррита и цементита.

На первой стадии зародышеобразования аустенит когерентно связан с ферритной матрицей. Это обеспечивает его рост на начальной стадии по сдвиговому механизму, атомы группами перестраиваются из одной решетки в другую не меняя своих соседей. По мере роста зародыша, растворения в нем углерода, разница параметров исходной и новой фазы увеличивается и происходит срыв когерентности. Дальнейший рост зародыша происходит нормальным путем (каждый атом самостоятельно переходит из одной решетки в другую).