Файл: Бунин К.П. Анализ фазовых равновесий и кристаллизации металлических сплавов учеб. пособие по курсу Металлография.pdf

- 61 -

ЭВТЕКТИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ.

Sen компоненты А и"Б ограничено растворимы друг в друге

а твердом состоянии, то в самом оощем виде нетрудно представить свое следующую картину затвердевания двухкомпонентного сплава. В

жалком растворе, переохлажденном ниже ликвидуса, образуется крис­ таллы твердого раствора, например, сС . Остающаяся жидкость посте­

пенно обогащается компонентом Б и выделяющийся из нее оС - твер­

дей раствор также содержит все больше атомов Б. Однако раствори­

мость Б В О / - твердом растворе ограничена. Рано или поздно кон­

центрация £ в кристаллах ск, становится предельно возможной и дальнейший рост этих кристаллов затрудняется. К этому моменту в жадности, обогащенной компонентом Б, зарождаются кристаллы $ -

твердого раствора. Их рост, связанный с преимущественным отбором из жидкости атомов Б, создает условия и для дальнейшего роста

кристаллов ос . Происходит одновременное выделение из жидкости двух твердых растворов, называемое эвтектическим распадом.

Описанная общая картина затвердевания принципиально не изме­

нится, если мы представим, что первоначально в жидкости выделяют­ ся кристаллы Ц - твердого раствора, а затем, по мере обогащения

это превращение на примере системы, диаграмма которой показана на рас. 35.

Эвтектическое превращение наблюдается при затвердевании всех сплавов, составы которых лежат между им и Сн • Сплав U£ ,

совтав КОТОРОГО определяется точкой Е пересечения ветвей ликви­ дуса, является самым легкоплавким силаром системы и называется

Рис.36

- 63 -

эвтектическим. Спдавн, расположенные левее эвтектического, при­ нято называть доэвтектическими (например, С А ) • расположенные

тенциал переохлажденной жидкости выше термодинамического потен­

морфологические особенности образующихся структурных составляю­ щих зависят от степени переохлаждения сплава.

При малых переохлаждениях наблюдается одновременная, но раз­ дельная кристаллизация оС и /3 твердых растворов.

Перед началом превращения состояние жидкого раствора, пере­ охлажденного до 1~/ , описывается фигуративной точкой I . Он пе­ ресыщен обоими компонентами. Отрезок 1-2 характеризует степень

пересыщения жидкости компонентом Б, отрезок 1-3 - степень пере­ сыщения жидкости компонентом А. В общем случае зарождение крис­ таллов ее и /3 происходит неодновременно. Например, первым мо-

ГУТ зарождаться кристаллы ev - фазы. Их рост приводит к увеличе­

нию степени пересыщения жидкости компонентом Б и в ней зарожда­

компонентом Б и ее состояние здесь описывается фигуративной точ­ кой, близкой к точке 2. Создающиеся в жидкости концентрационные

- 64 -

фавн, благодаря чему здесь поддерживается возможность якльве*- шего выделения это! фазы. Диффузия атомов А все время поддержи­ вает возможность выделения ^ - фазы на имеющихся кристаллах оС,

Эвтектическое превращение осуществляется, таким образом, путем диффузионного разделения жидкого раствора. В результате раздель ­

ной кристаллизации эвтектических фаз образуется грубозернистая

двухфазная структуре (рис. 36,в ) , обычно называемая структурой

грубого конгломерата.

В чистых двуххомпонентиых металлических сплавах эвтектиче ­

ского состава структура грубого конгломерата образуется лишь ори очень малых переохлаждениях. В этом случае квхуоадиовлык период образования зародышей велик и диффузионное перемешивание распла ­ ва успевает выравнивать состав жидкости, ликвидируя, тем самым, благоприятные условия для образования новой фазы на имеющихся кристаллах первоначально возникшей фазы. С другой стороны б л а г о ­ даря плотноупакованной, зачастую сходной атомной структуре, а

также специфическим особенностям металлической межатомной свяжи

кристаллы металлических твердых растворов обладают подкладочным влиянием. Поэтому при обычно применяемых на практике скоростях

охлаждения сплавов вторая твердая фаза эвтектики часто зарождает­ ся на поверхности кристаллов первоначально возникшей фазы. ЭвтвКттический распад жидкости осуществляется путем совместного роста кристаллов твердых фаз, образующих двухфазные эвтектические з е р ­ на. В отечественной металлографии эти зерна получил название

эвтектических колоний. В процессе зарождения и роста колоний,

который можно схематически представить так, как показано на ряс.

37, формируется характерная товкодифференцировавная двухфазная структура, и называемая, собственно эвтектикой (рис. 37.» ) .

микроскопическую картину зарождения и роста эвтектической

Рис.зе

жидкий раствор, заполняющий промежутки между ними, обогащается,

двухфазный фронт кристаллизации, перед которым, в дальнейшем, ж происходит диффузионное разделение жидкого раствора (рис. 38, в ) .

На рис. 39 схематически показан разрез микроучастка фронта

двухфазной кристаллизации. При продвижении фронта жидкость в б л и ­ зи участков J3 - фазы обогащается компонентом А д о состава ~ С 5 :рис. 35), а вблизи об - фазы - компонентом Б до состава ~ Cg.

Возникающая в результате двухфазной кристаллизации химическая н е ­ однородность хидкости передана на схеме (рис. 39) с помощь» точек,

число которых пропорционально концентрации компонента 1 в жидком

растворе.

Возникновение концентрационных градиентов приводит к диффу­ зионному перераспределению компонентов вдоль фронта кристаллиза­ ции. Диффузионные потоки атомов А, направлена которнх указано на рис. 39 стрелками, обеспечивают пересыщение этим компонентом