Диаграммы состояния сплавов, испытывающих полиморфные превращения

При полиморфных превращениях в сплавах происходит перекристал­лизация существующих твердых фаз, которая подчиняется тем же законо­мерностям, которые определяют процесс кристаллизации из жидкого со­стояния.

Если в сплавах один или оба компонента обладают полиморфизмом, то и сами сплавы из этих компонентов претерпевают полиморфные превраще­ния в твердом состоянии. При этом оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, в твердом состоянии могут образовывать твердые растворы на базе полиморфных модификаций как в одном, так и в двух компонентах.

а б

Рис.13 Диаграммы состояния с полиморфными превращениями в одном из компонентов.

В сплаве 1 (рис.13) кристаллизация в-фазы начинается в точке t1 и заканчивается в точке t2. В точке t3 в сплаве начинается полиморфное превращение, в результате которого в в-фазе образуются зародыши а-фазы. По мере охлаждения сплава размеры зерен а-фазы увеличиваются, поглощая зерна в-фазы. В точке t4 полиморфное превращение заканчивается и далее сплав состоит из зерен а-фазы. На рис.13 б в компоненте А наблюдаются два полиморфных превращения. Это сопровождается изменением фазового состава сплавов. Однако оно наблюдается только в сплавах содержащих менее 30% компонента В.

При полиморфных превращениях могут образовываться и механические смеси в результате эвтектоидного или перитектоидного превращения. В этом случае диаграммы состояния становятся «многоярусными», причем верхний ярус диаграммы характеризует первич­ную кристаллизацию из жидкого состояния, а нижняя часть - вторичную (перекристаллизацию). т.е. выделение кристаллов новой твердой фазы из твердой первичной фазы, например, кристаллов α-твердого раствора из первичного β-твердого раствора с другой кристаллической решеткой. На рис.14, а показана диаграмма с эвтектическим и эвтектоидным превращениями

Рис.14 Диаграмма состояния с эвтектическим и эвтектоидным превращениями

В данной диаграмме в компоненте А при температуре Т₁ происходит полиморфное превращение, которое вызывает изменение типа кристаллической решетки. В результате твердый раствор α исчезает, а вместо него появляется твердый раствор γ. Линии Т₁m и T₁e соответствуют началу и окончанию полиморфного превращения в сплавах.

В сплаве Х кристаллизация начинается в точке, а выделением из жидкости твердого раствора γ. В точке d кристаллизация заканчивается и до точки s никаких фазовых превращений в сплаве не происходит. В точке s начинается полиморфное превращение в результате, которого твердый раствор γ меняется на твердый раствор α. В точке u происходит эвтектоидная реакция распада твердого раствора γ на смесь двух твердых растворов по реакции

γ → α + β

Образующаяся смесь двух фаз называется эвтектоидом. Так как это превращение происходит с участием трех фаз, степень свободы системы в этот момент равна нулю и на кривой охлаждения появляется температурная остановка. После окончания реакции при дальнейшем охлаждении в сплаве наблюдается вторичная кристаллизация, т.е. выделение вторичных фаз из твердых растворов α и β.