Условия развития превращений

Диаграмма состояния железо-углерод дает возможность проследить за изменениями структурного состояния сплавов как во всем интервале температур от жидкого состояния до комнатной температуры, так и в более узких температурных интервалах, характерных для той или иной горячей обработки сплава.

Фазовые превращения в сплавах и соответствующие им качественные или количественные структурные изменения происходят либо при постоянной температуре (t = const), либо в интервале температур (∆t). При постоянной температуре происходит кристаллизация и плавление чистого железа, перитектическая и эвтектическая кристаллизация, а также соответствующие им процессы плавления по обратному перитектическуму и эвтектическому механизму, прямое и обратное эвтектоидное превращение. Во всех этих случаях в состоянии равновесия находится число фаз, на единицу больше числа компонентов, составляющих систему, что делает перечисленные превращения нонвариантными.

В интервале температур протекают такие структурные изменения, при которых в состоянии равновесия в конкретных условиях находится количество фаз, равное числу взаимодействующих компонентов. Для большинства превращений в системе железо-углерод таким условиям соответствуют две фазы (моновариантная система).

Важнейшими внешними графическими признаками, характеризующими на диаграмме состояния протекание фазовых и структурных изменений в сплавах, является либо пересечение линий диаграммы линиями фигуративных точек сплава, либо изменение положения фигуративной точки в двухфазной области диаграммы.

Фазовые и структурные изменения можно наблюдать в изучаемой системе и в изотермических условиях, если за счет каких-либо внешних воздействий на сплав, в нем будут происходить изменения химического состава.

Как уже указывалось, изменения фазового и структурного состояния сплавов могут быть как качественными, так и количественными. Они могут протекать во всем объеме сплава, либо только в части объема исходной фазы. Наконец, участвовать в превращении могут одновременно все фазы и структурные составляющие сплава, или только некоторые из них.

В настоящем пособии принята табличная форма описания фазовых и структурных превращений, протекающих в сплавах при охлаждении, которая включает в себя сведения о протекающих процессах кристаллизации и фазовых превращениях в твердом состоянии в широком интервале температур: от температуры жидкого состояния до комнатной температуры. Такая форма записи цепочек фазовых и структурных превращений дает значительные преимущества перед традиционными формами записи. Она позволяет увидеть роль каждой фазовой составляющей в изменении структуры сплава при кристаллизации и фазовых превращениях, участие каждой из них в конкретных фазовых превращениях, а также в комплексе проследить за всем ходом процессов, формирующих конечную структуру сплава.

В верхней строке таблицы указываются температурные условия развития превращения, которые записываются двумя обозначениями: t = const и ∆t, что соответственно обозначает, что превращение протекает в изотермических условиях, или при понижении температуры. Здесь же указывается обозначение линии или характерной точки диаграммы железо-углерод, с которой связано рассматриваемое превращение.

В следующей строке каждой таблицы записаны фазовые составляющие сплава в их структурном положении в сплаве при данных условиях, в такой последовательности, что каждая начальная графа таблицы описывает исходное состояние сплава, а каждая последующая – результат превращения. Стрелками показано схематическое изображение взаимосвязи взаимодействующих фазовых составляющих в процессе превращения, что указывает на превращение одной фазы в другую, на взаимодействие двух фаз, разделение одной фазы на две, выделение фазы, или растворение одной фазы в другой и т.д.

В нижней строке таблицы указываются изменения структуры, которыми сопровождаются рассматриваемые фазовые превращения. Анализ фазовых и структурных изменений в любом сплаве системы железо-углерод по структурным цепочкам, приводимым в таблицах для каждого сплава, необходимо вести при наличии перед глазами соответствующей фазовой диаграммы.