Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов
Подождите немного. Документ загружается.
|38
А/|шкротвер0ость
!'4еталлов
кок
лцето0
фцэцко-хцмццескоео
анал.13а
3а
меру
ликвационной
неоднородности
микр-отвердости
(т.
е.Ёрцакс
_[р"'"
).
в
табл.
26.
бьтл принят
разброс
[анные
приводятся
тАБлицА 26
€истема
2п-
(у
€ц
-
!{|
Ё
Ё
6
^6\
хЁ
^
оо
6
&ая
.чнФ
о
н
Ёо
!! ао-
цй.
ядо 6
9дн
оьЁ
Ф
х
х
о:
о;
0
Б
!>
Фо
6е
о
т.
Б
!:.
:!Ф
Ф|х
*з ! Ёв
Фд
!
9т
4
4
4
4
5
5
4
4
5
5
5
5
10
30
50
70
90
Раэ6рос
пшкропвер0
оогпш
Раз6рос
микротвердо.
ст,,
|^г/ля',
в состоян}1|!
€встеиа
5п_Рб
5п_2п
Разброс
швкротвердо-
стн
(кг/лл2!-'''
в еостоянп||
0,
15
0,25
0,5
1,5
5,0
5,5
0,5
1,0
2,0
3,0
20,0
38,0
0,5
1,0
2,0
3,0
9,,0
2
4
4
4
4
2
4
4
4
4
5
4
5
5
5
4
4
0,2
1,0
2,0
3,0
15
20
20
26
20
5
20
20
30
20
40
1
15
20
25
25
25
15
25
25
35
2о
25
30
30
30
35
20
25
25
35
30
50
60
40
40
3
5
6
6
6
4
6
7
7
7
7
4
4
6
6
6
5п
_5б
0,5
1,0
2,0
3,0
9,0
10,0
5
5
7
7
8
8
|(ак
видно
|\з
табл.26
неоднородность
увеличивается
с по-
8ь|шением
легирования
до
некоторого
предела'
вь||'пе
которого
0стается
постоянной
или
не3начительно
повь|шается.
_€лелуег
отметить'.
что
при
исследовании
внутрикристаллит_
191-{11"'ции
в
двухфазнь|х
сплава;
на
результать|
и3мерений
микротвердости
влияет
т\,|икрогетерогенность
в
кристаллах
твердого
раствора'
на
что
авторь1
|[74]
указь:вают
пр;
анализе
концентрационнь!х
3ависимостей
минийалБЁФй;
й8к€ймальной
и
наиболее
часто
повторяющейся
микротвердости
в
исследован-
!|ых
системах.
€равнительно
кратков!еменнь:й
от)киг не
приво_
дп\
к
.пол}!ому
уничто)}(ению
йшкронеолнороАности
'(см.
табл.26).
[7
ралененше
мето0а
мшк
ротв
е
р0
остц
к л!]кв ац!!оннь!'!
яв
лен!)ял,
139
Б
работах
[89-91]
метод
микротвердости
исполь3овался
для
контроля
доёти>кения
сплавами на
основе
германия и
кремния
равновесного
состояния
в процессе
гомогенизирующего
от}кига.
|1ри
этом микротвердость
измерялась в
центре
кристаллитов
и
на
их периферии.
Равновесие
считалось
достигнуть1м
после
того'
как исче3ала
или
становилась
не3начительной
ра3ница
в
3наченияхмикротвердос?и'
и3меренной
на
разньтх
участках
кристаллитов'
а такх{е
после того, как
при
дальнейгшем
от:киге
микротвердость
переставала
и3меняться
по абсолютной
величи-
не.
3то
свидетельствовало
об окончательной
ликвидации
по-
следствий
делтдритной
ликвации.
'
3.3Ависимость покА3Атвлви
химичвскои
'
микРонводноРодности
в сплАвАх от
ск0Рости
охлАждвния
лРи
кРистАлли3Ации
х'"',*-кая
микронеоднородность
сплава' во3никающая
при
кристаллизации
в
неравновеснь1х
условиях'существеннь:моб_
ра3ом
зав||сит
от
скорости охла>кдения.
А.
А. Бонвар,
исходя из
самьтх общих
соо,бра)кеший,
отме_
тил'
что химическая
микронеоднороднос'1'ь
дол}кна
отсутство-
вать
у
сплавов'
3акристаллизовав1пихся
при
очень мальтх
и
очень больтших
скоростях охла}кдения'
и
достигать
максималь-
ного
ра3ви1|4я
лр|| каких-то
проме}куточнь|х
скоростях
[175].
Б монографии
А.
А.
'||етрова
[163]
имеется
указание
на
то'
что сильное
увеличение
скор,ости охла)кдения
мо}|(ет
привести
к полному
подавлению
лиффузии
в х<идкой
фазе
и стеклооб-
разному
3атвердеванию
сплава.
Аналогичного
мнения придер}киваются
и
к.
||.
Бунин и
Ё.
Ё1
.|!1алинонка
[176}.
А. А.
|1опов
ра3вил !редставление
о
принципиальной
воз-
мо}кности
безлиффузионной кристалли3ации
сплавов при вь|со-
ких скоростях
охлах{дения
[\77].
ъ1а
основании
термодинамиче_
с1{ого анализа
он показал' что'переохла}кдение
расплава
ни)ке
температурь|
равнь1х
значений
и3обарно-и3отермного
потенциа-
ла тверАой и
>кидкоЁ:
фаз
мох<ет
привести
к
образованию
кри-
сталлов
того }ке
состава'
что
и }кидкая
фаза,
из которой
они
образуются и'
следователБно'
ликвидации
последствий неравно-
весной
кристаллизации.
}|ервь:е количественньте
измерения
степени внутрикристал_
литной
ликвации
в
зависимости
от скорости
охла)кдения
рент_
генографинеским
методом
6ыли
вьтполнены
Флсеном
и
хальт,'
греном
на сплавах медь
_
никель и
медь
-
золото
[178].
м.
в.
Ариц,
3. А.
€видерская
и
3. €.
1(аланер
примени,пи
метод
количественной
авторадиографии
для
и3учения микро[1е-
однородности
в
распределении
радиоактивного
изотопа кальция
140
||!шкро0вер0ость
леталлов
11ц1
1*ето0
фшзшко-хшмаоескоао
аналц3а
е:
.
100%.
в некоторь|х магниевьтх
сплавах
в
3ависимости
от скорости
ох_
лах(дения. |1ри
этом
экспериментально
бь:ло показано'
что сте-
пень микронеоднородности
максимальна
при каких-то
средних
скоростях
ох'1ах(дения
[|
79].
}1етод'
измерения
п{икротвердости
для
исследован|1я
зав|\су\-
мости
степени
внутрикристаллитной
ли](вации
от скорости
ох_
ла)кдения
бьт.::
впервь|е применен
в
работе
А1
А. Ёовикова
и
|. А.
(оролькова
[180].
Бь:лг
|1сследовань|
сплав
Б95
и сплав в1+25у0
$Б.
6корость'
охла}кдения
в интервале
кр'.|сталлизации
в ка)кдом
случае
опре-
делялась
по кривой
охла)кдения.
||ри
нагрузке 10
а ппои3водилось
одно
и3мерение
микротвер_
дости
в
центре
дендритной
ячейки |!
Аъа
и3мерения
цо
ее пери-
ферии
в
диаметрально
противополо}кнь|.к
участках.
1аким
спо'
ёо6ом
исследовали 10
денлритнь|х
ячеек
на
каждом
шлифе
(в"
ра3нь|х
п{естах его)
и вь|числяли средние
3начения
микротвердо'
ёти
шентра
и периферии
дендритнь|х
ячеек при
определенной
ско_
рост1{
охла}|{дения.
-
3а
меру
внутрикристаллитной ликвации
(о)
бьтло
вь:брано
отно1пение
(в
прошентах)
разности
микротверАостей
периферии
(н}
и
центра
дендритной
ячейки
(11})
к
микротвердости
ее
центра:
./}_н[
н[
|!ри этом бьтло
показано'
чт0
3ависимости 8
от скорости
ох_
лах(дения опись|ваются
кривь1ми
с максимумом.
3ти
кривь:е по
своему
характеру аналогичнь|
кривь[м' полученнь1м
авторами
работьт
[|79]
ралиографинеским
методом.
Фсобь:й интерес представляет
работа,
вь|полненная
А. А. |1о'
виковь|}!
и Ф.
€.
}|овиком,
в
:<оторой
для
исс/!едования
3ависимо-
сти
внутрикристаллитной
ликваци|'1
от скорости
охла}кдения были'
применень|
]1араллельно метод
и3мерения
микротвердости
и ме-
тод
рентгеноструктурного
анализа
[181].
Р!сследовали
сплавь| алюминия
с
)келезом'
кремнием
и
цин*
копт.
Ёа
рис'
47 в качестве
примера
приведень| 3ависимости
гра-
диента
концентрации
цинка
(^6)
в
кристаллитах сплава
алюми-
ния
с
6$
7п
от
скорости охлах{дения.
[{з
этогс!
рисунка
следует'
что
ре3ультать|'
полученньте
оботт-
ми методами' приводят к
одинаковому
вь|воду
о
характере
зави-
симост!]
внутрикристаллитной
ликвации
от
скорости
ох.ца)кдения.
|[одробное исследование
3ависимости
ликвационной
микроне-
однородности
от скорости
охла'кдения
в
алюминиевь|х
сплавах
с использованием
методов
микротвердости и
количестве!|ного
|7
ршменент,ое
мет о 0 а мшкр6тв е
р0
ост!1
к лцкв оццоннь['! яв лен!'ям
|4|
микроскопического анализа
проведено и. и.
Ёовиковым |4
Б.
€" 3олоторевским
[!82].
Фпь:ть:
проводились
со сплавами
алюминия с
2 и
5оь с1'
|4
6?о
/у1в.
€плавь:
приготовляли из алюминия
чистотой
99,999/0,
меди
чистотой 99'9596 и магния
чистотой 99,92070
Аля
дости}|(ения
различнь1х
скоростей затвердевания
образ-
цы
охла)кдали в
графито-|:]амотовь1х
или
ста.цьнь|х
тиглях
с
ра3-
ной
толщиной стенк:д
вместе
с печью'
на во3духе
илу1 ь холодной
воде.
[орячий спай
хромель_алюмелевой термопарьт
без защит-
ного
чехла
погрух(али
в
расплав
примерно.в
центре
образ4а на
расстоянии
5
мм
от
дна
тигля:
Аля
ка>кдого образша
на
са-
мопи1пущем
электронном
по-
тенциомет|ре
регистрирова- ;
лась
кривая охлах(дения.
€реднюю ск0рость охла}кдения
при
кристаллизации
вь1числя-
л\4
как отнотшенйе
разности
температур
ликвидуса
и соли-
дуса
ко времени
кристаллиза-
ции
сплава
(вклюная
время
эвтектической
кристаллиза-
шии).
1емпература
солидуса
четко
фиксировалась
в
виде
остановки
||ли перёлома
на
кривь|х
охла}кдения
и
во всех
опытах
практически совпадала
с
эвтектической
температурой.
||лоскость
микрош:лифов
10
в
ч
\
ье4
ч
!
2
!
0
20
40
60
80
,ф
|20
€ацосп ь
охлояс0ен
о
я,
ара0/
н
а
н
Рис. 47.
3ависимость градиента
кон|!ентрации
цинка
(А6)
в кри_
сталлитах
сплава А|
+
60/о
2п от
скорости охла)кдения:
о
--
рентгеновский
метод:
^
_
ме.
тод
микротвердостя
проходила
на
уровне
горячего
спая термопарьт.
111лфь:
и3 спла-
вов алюминия с
медью
готовили
электрополировкои'
в
процес-
секотороЁ:
производили
9лектролитичъское
травление.
||ри
этом
област}|
твердого
раствора,
обогашеннь]е
медью'
вь1трав_
лива1лись
в виде
>келтовать|х
участков'
что
позволяло
более
точно
определять
(<кристаллизационнь:й>
центр
дендритной
я,]ейки,
соответствуюшдий
.ос\4
дендрита
(этот
шентр
в
общем
случае
не
совпадает
с геоп{етрическим центром
янейки, завися-
щ1|м
от
того,
в какоп,1
местё
и
под
каким
углом
плоскость
[шли'
фа
пересекает
ветвь
ленлрита).
1!1лифь:
из алюминиевомагниевого
сплава
готовили
механиче'
кой
полйровкой
по
методике'
описанной
в'гретьей
главе.
Б
шентре
и
на
периферии
дендритнь|х
ячеек
в непосредствен-
ной близости
от
включений эвтектики
при
нагрузке
5 а
и3меряли
микротвердость.
Р1зштерения
производили
через
|_2 чаеа
после
отлйвки образша.
Ёа ка>кдом
шлифе таким
способом
исследо-
валп
15-20
дендритных
я|{еек
и вычисляли
средние
значения
микротв.ердости
их
центра
и перферии'
соответствующие
опре-
деленной
скорости охлах(дения.
Разность
мех(ду
этими
3наче-
пиями
слу)кила
мерой
внутрикристаллитной
ликвации.
Ёа
рис.
48 в качестве.
примера
показана
зависим,ость
микро_
твердости |{ентра
и периферии
дендритной
ячейки
в
сплаве
алю-
м\4|1|1я
с 2о16
(о
от
скорости
охла}кдения.
|(ак видно'
состав
цент-
|42
!|1акро}вер0ость
металлов
как'|ётоа
фшзшко-хамшвескоео
аналц3а
|ш
\
Ё',
\\
д,
\ч
$оа
=$
\40
0!)
в
*,,
$$,,
ёЁ
;
64
&эч
$$"
62
г
х
/
ъ\
'\о\
о
г
\
\
6
п
ра'!ененце
мето
0 а мшкр
отв
ёр
0
ост
11 к
лцкв аццонньс*с
яв
ленцям 143
рости
охлах(дения
(рис.
48, б) почти
полностью
определяется
характером
зависимости
состава периферии
ленлритйой
ячейки
от
скорости
охлах(дения.
|1олробное
исследование
зависимости
степени
ликвационной
микронеоднородности
от
скорости охлах(дения
на
сплавах'
от||о_
сящихся
к системам
с неограниченной
взаимной
растворимостЁю
компонентов
в
твердом
состоянии,
бьтло
проведено
одним и3 ав_
торов
совместно
с
.[{ю
9х<энь-юань
[103].
3
качестве
основного
метода
исследования
бьтл
вьтбран
метод
и3мерения
микротвердости.
Фбъектом
исследованутя
6ьтли
избраньт
сплавь|
висмута
с 30,
40
тт 500/о
(вес.)
5Б
и такх<€
германия
с 4 ут
80|о
1вес'1
5;.
,
!,лй
приготовления
сплавов
использовали
ма1'ериальт'
применяемые
для
полупроводниковых
целей
с
содерх(анием
не
ни>ке
99,9999о
основного
элемента.
€плавьт
помещали
в откачанньте
до
\Фц
мм
Р!.
ет.
и
запаян-
ные
кварцевь|е
ампулы
с внутренним
диаметром
6 мм.
3нутрь
ам,
пулы
бь:л
впаян
капилляр
для
термопары.
Ампуль]
со
с|лавамп
после
расплавления
охла}кдали
с
различной
скоростью'
для
чего
их
переноспл|1
в
др-угую
печь'
нагретую
до
ра3личнь|х
более
низких
температур.
Фхлах<деяие
производилось
такх(е
в
различ-
-нь1х
охла>кдающих
сРедах.
Аля
ка>кдого
образша
на
регистри-
рующем
приборе
записьтвалась
кривая
охлах<]1ения.
||о
?:той
к}и_
вои
в.ь1числяли.
скорость
охлах(дения
в
интервале
кристалли3а-
пии
( 9''',
'6/мин). |{ри
очень вь|соких
скоростях
охла)кдения
кривую
охлах(дения
снять
бьтло
труАно'
и поэтому
ск0рость
ох-
лах(ден]|я
в
интервале
кристалл\1зацп|1
оценивалй
при6лих<енно.
из
приготовленнь!х
!аким
образом
образцов
еплавов
]бьтли
сделань|
микрош:лифьт.
Блияние
поверхностного
наклепа
ликви-
дировалось
кратковременнь]м
ни3котемпеРатурнь|м
отх(игом
в
вакууме'
которь:й
слух(ил
так)ке
одновременно
для
снятия
внут_
ренних
напрях(ений,
возникающих
при
бьтстром
охла}!(дении.
}1икротвердость
сплавов и3мерялн
на
приборе
||!!11_3,
снаб-
х(енном
присп'особлением
для
автоматического
нагрух(ения.
|{ри
исследоБании
сплавов
висмут-сурьма
использовали
нагру3ку
10
е,
а
для
сплавов
гермаяий-креййий
50 а.
8 отдельнь|х
случаях
пагру3ки
бьтли меньпте.
€ред(нейвадратичная
о:'цибка
в
определе-
ниц
_микротвердости
сплавов висмут-сурьма
составляда
-+2
к|'/мм2'
а
германий_кремний
-у25
кР
/мй!.
Фтпечатки'нано_]
сили
по
всему
3ерну
концентриче-с-ки'
начиная
с периферии
и по.
стёпенно
прибли>ха^ясь
к
центру.
Ёа
ка>кдом
сплаве
исследовали'
как
правило,
по 10_12
зерен, а на
мелко3ерн}1стых
сплавах
по
25-30
3ерен'
и
в
конечной
итоге 6ралтт
средние 3начения.
3а
меру
микронеоднородности
бь:ла
принята
абоолют|\ая
Раз-
г!ость
значений
микротвердос1ц.
А1*'_
измеренной
в
центре
(н})
и на
пщиферии
зерна
(Ё1|).
144
4
14
20
30
50
160
720
1800
3600
10000
4
\4
2\
33
60
76
160
720
1800
3600
10000
4
\4
20
4о
60
160
720
1800
0,
60
1, 15
1
,30
1
,48
|,70
2,15
2,86
3,25
3,56
4,00
0,60
1,
15
|,32
|,52
1,78
1,88
2,15
2,86
3,2б
3,
56
4,00
0,60
90
88
87
88
87
89
97
101
93
93
83
81
80
80
80
79
80
91
00
77
75
74
74
74
/о
86
94
15
15
15
18
24
60
у
93
93
\7
16
\7
18
35
4Б
69
з
18
19
22
23
36
59
у
102
103
3600
10000
,15
,30
,61
,78
2,
15
2
,86
3,25
3,56
4,00
!|! шкрот в ер0
ость'0ет
аллов
как мето 0
ф
шэшко
-хшмшнескоео
оналц3а
тАБл|1цА
27
Резцльпапы
шэлер
еншй сп7е
пенц
мшкронео0
норо0
носпьц
6\1'
@
[
/
лла2
)
1'
р
а
3 1,!
е
р
а
э
е
Р
н
а
6',
;:::::
':}
;'},'ь
!
#!#,
гп
а л л ц
з
о в
6 н н
ых
8
структуре
чистый 8|
Ёельзя
изме-
рить
АЁ.
8
структуре
чистый
-8|
Ёельзя
изме-
рить
АЁ.
580 о
3в0 !
300,
180
108
70
50
15
Ёельз!
изме_
рить
А/{.
Б тех
случаях'
когда в
процессе
кристаллизации
отклонение
от
равновесия
вследствие
3амедленности
диффу3ии
в
твердой
фазе
бь:ло
настолько
значительнь1м' что приводило
на конечнь1х
стадиях
кристалли3ации
к выделению чистого легкоплавкого
500
288
225
\70
95
70
54
28
580
75о
20
42
54
:
7у
73
73
70
63
29
:
0
0
66
65
63
62
45
34
2\
1
0
0
59
56
52
51
38
16
:
0
0
7о
46
33
73
61
42
5551
зш[
260 [
19|,
94
82
75
50
|8
490
640
8
стоуктуре
чистый
3!
374
573
1
ршмененше
мето0
а макротв
е
р0остц
к
л1]квацшоннь|м
яв лен||я''1
145
компонен'га
(в
данном
случае
висмут
или
германий),
за меру
микронеоднороднос'ги
приним-алась
ра3ность
микротвердостёя'
и3мереннь|х
в
центре
зерна (
#}
),
т:
микротвердости
выделив-
шегося
чистого
компонента
(
//Ё
).
Б
этих
елучаях
структура
под
микроскопом
вь|глядела'
как
двухфазная
(хотя
в принципе
она
мо}кет
и
не
бьлть
такой)
вследствие
резкого
изменения
трави-
йости
при
переходе
к
участкам'
предс|авлающим
собой
по су_
щес'тву
чистый
легкоплавкий
компонент
(висмут
или
германий).
Б
связи
с этим в
тех
случаях'
когда наблюд6лась
'а*Ё"
струк-
тура,
фиксировалось
так)ке
значение
микротвердости
вблизи
этих
унастков
(
Ё['
)
и
вь:нислялась
микронеоднородность
внутри
учзстков!
об,огащеннь|х
тугоплавким
компонентом
(5Б
или
51)
^н'Р:
Ё/}_
|;?''
).
||о сушеству
это частньтй.'у',а.
""у{рикри-
сталлитной
ликвации.
}{а
ках<дом
сплаве
при
ка>кдой
данной
скорости
охла)кдения
определялся
такх<е
средний
ра3мер
3ерна.
Резуль'гать:
всех
и3мерен!ай
прёлставленьт
в
табл.
27
п 28.
тАБлицА
28
Р
езу ль папы
ц3]!4;е
р
енца,
ёгпепенал
мшкронео0
норо0
нос пц
БЁ
,,
к[
/
мла2,
ц
р
а 3
л е
р
ц з е
Р
на
6"
'!,!!#]
'Р,е
;}
}ь
#!
Ё',
^"
л л ц
3 о
о а' н н ых
н[
н[
!о
(вес.)
/51
790
790
920
920
920
920
-*"1*
н!'
920
814
7\0
,_ч
АРр 6'р
!|римепавпя
5
\2
30
60
120
72о
2100
3600
10000
0.70
1
,08
1,48
1
,78
2,08
2,86
3,32
3,56
4,о0
1036
1008
1020
!036
1036
1020
940
790
79о
1 182
1 165
1 182
\\74
!
165
1174
1080
600
590
596
650
743
970
590
580
590
620
825
1090
5
15
35
60
120
72о
2100
3600
10000
0,70
1, 18
!
,55
1
,78
2,08
2,86
3,32
3,56
4,00
410
250
156
130
118
60
30
300
450
400
4\7
116
194
310
,:
152
300
395
,:
436
418
434
386
293
з
0
0
592
585
592
554
и0
84
-:-
0
0
1030
865
787
815
403:
212!
14в !
!в?!
64
35
8 структуре
чистый
6е
Ёельзя
изме_
рить
АЁ,
8 структуре
чистый
6е
Ёельзя
изме
рить
А[{*
10
3аказ 1358
.[,ля
правильной
трактовки
полученнь1х
результатов
необко-
димо
так}ке
знать
обгций
характер
зависимости
микротвердости
о'г
состава
в
Ав}х
рассматриваемь|х
системах. |-|оэтому
бь:ли
при'
готовлень[
(описаннь1м
вь|;ше способом)
серии
двойньпх
сплавов
висмут-сурьш{а
и германий
-_крептний.
(ристалли3ация
произво-
дилась
погру>кен]'1ем
ампул
с
расплавом
в холодную
воду.
|]осле
146
йшкротвер0ость
'1еталлов
как мето0
фшзшко'хшмшоеско2о
аналц3а
550
450
ь'
!,
110
ё
90
-70
!
1оо
ч\
30
!0й
20
40
60 80
60
%(осФ
а
40 60
*,;',
Рис.
49.
3ависимость микротвердости
от
состава
систем
в
сопоставлот{ии
с
равновесными
диаграммами
состояния этих
систем:
.
с
_
снстема
9|
_
$Б; 6
_
система 6е
_
51
этого сплавьт
отх{игали при
температурах
на
50-100"
ни>ке
рав}
новесного солидуса
в течение
двух
месяцев.
йз ото)к}кенньгх
об'-
разцов
бьтли
приготовлень|
микрошлифь|' которь|е
для
снятия по-
верхностного наклепа
бьлли
вновь отожжень1 в
течение
недели
в
вакууме при температурах
250''(в|-5Б)
и 900'
(6е-51).
Ёа полуненнь|х
таким
способом
образшах и3меряли микро-
твердость.
Результать:
измерений
прР1ведень! на
рис.
49,
а п
б и
в
с0поставлении
с
равновеснь|ми
диаграммами
состояния систем
висмут-сурьма
и
гщманий_щемншй. |,|олуненньте
3авиоимости
1
ршлененше
мето0а
мшкротв
е
р
0остц
к л!!квац1!оннь!м
явленця'!
\47
микротвердости
от
состава
сплавов'опись|ваются
плавнь|ми
кри-
вьтми
с максимумом
и
являются
типичнь{ми
для
систем
с непре-
рь1внь1м
Рядом
твердь|х
растворов.
йаксимум
микротвердости
со-
ответствует-!0'|ч
(вес.)
$б
[55о/,
(атомн.!
в
сиётеме^
висмуг_
еурьма
'у
35,ь
(вес.)
51
[50%
(атомн.)]
'Ё
системе
германий_
кремний.
#!
!л!
! ! ! ! !Б| |
3'0
3.5
40
-
0
-
05
|0
!,5
2,0
25 з'б
аз
цр
/г
79
т,^,
'
Рис.
50.
3ависимость
степени микронеоднородности
(А}1р
),
микротвердо-
сти в
це1!ще
кристаллитов
1
н!)
п среднего
размера
кристаллитов
(61
от скорости
охлах<дения
в интервале
крпсталлизации
в сплавах:
с
-:_Р|_:-
5!; 6
__6е
-_
$1:
Ф
-
зши
зь|
А_4Ф/о$6;
!_500/9 $Б;
9_4!о
5!;
у_8о/.$!
Ёа
рис.
50,
9 у-{
прелставлень|
зависимости
степени
микроне_
94нородностп
(
А[{'),
микротвердости
центра
кристаллитов
(н!л
п
среднего
размчра
кристаллитов
(0)'от
скорости
ох{'
лах(дения-в
интервале
кристалл|тзаци|1.
Аля
удобства
графине_
ского
изобра)кения
по
оси
абсцисс
отло}(ен
логарифм
ск'рости,
охла}кдения.
14з
расс!иотрения
графиков,
приведеннь|х
на
рис.
50,
а,
б, впд-
но'
что
все
они
аналогичнь|
по
форме.3то
указь:вает
на
общность,
изменений
в
про1(ессе
кристаллизации
по
мере
увеличения
скоро.,
сти
охла}кдения.
Ёачиная
от самь1х
мальтх'
исполь3ованнь|х,нами
скоростей
охла)кдения
(4-5
град/п|ин'),
микронеоднородность.
сплавов
максимальная
п
остается
примерно
постоянной,при
уве-'
10*
20
|9
у'',
г48
|:!шкротвер0ость
металлов
как мето0
фшзшко-хшмшнескоео
анал!!ва
личении
скорости
охла}кдения
до
определенного
предела'
после
которого
она
начинает
падать.
|1ри этом
все
исследованнь|е
об_
ра3ць
сплавов
в!-5ь содер>кат
в структуре практически
чистьтй
йисмут
(Ёр*15-20 к||мм2)' а
мицротвердость в
центре
щи-
сталлитов'
обогащеннь]х
сурьмой, сохраняет
примерно
постоян-
ное
значение'
соответствующее
микротвердости
сплавов
соста-
Б3
51,5э,5з
(ср.
с
рис.49
и 50о).
Б отно1|]ении
сплавов 6е-51
наблюдается
качественно
совер1пенно
аналогичная
картина
(рис.
49, б ът 50,
б),
|[осле,цости>кения
определенной
для
ках(дого сплава
скоро-
сти
охла>кдения
степень
микронеоднородности
начинает
падать
и
в
конце
концов при очень
вь{соких
скоростях
охла)кдения
ста'
новится
практичоски
равной
нулю.
Фднако
анал11з кривь|х
зависимости
микронеоднородности
(А/1*
)
от скцрости охла)кдения
не
позволяет
сделать
вь1вод
о
причинах
уменьшения
степени
микронеоднородности
после
дости-
}|(ения
какой-то определенной
скорости охла>:(дения.
},арактер
3ависимости
микро[!еоднородности
от
скорости
ох_
лаждения
не мо}кет бь:ть объяснен
так)ке
на основании
со|1о-
ставления с изменением
разп{ера
3ерна.
|(ак
видно и1
рис.
50,
а и б,
в
интервале
скор'остей
охла>кде-
ния' соответствующем
довольно
резкому
умень!пению
микронеод-
породности'
ра3мер
3ерна
и3меняется плавн0.
||ри больтпих
ско-
ростях
охла)кдения зерно
становится
настолько мелким'
что'
по-
ви)цимому, практически
нет'
ра3ниць[
в
составах
ме)кду его
цёнт_
ром
и. периферией. Фднако
при
еще
боль:пих
скоростях
охла>кде-
ния
размер
зерна
0
вновь во3растает' а
микронеоднородность
при
этом
так}к€
практически
равна
нулю.
1аким
образом, полу-
чается' нто мйкронеоднородность
близка
к
нулю
при
сравните.,1ь'
но
больтцих скоростях
охла)кдения'
а
размер
зерна
при
этом мо'
жет
6ьтть и маленьким и
,больц:им.
14з сопоставления' зависимости
микронеоднородности
и мик-
ротвердости
центра
кристаллитов
от
скорости охлах(дения
в ин-
тервалё
кристалли3ации
(см.
рис.
50,
табл.27 и 28) слелует
ва}к-
ньтй
вь:вод
о том' что
начало
умень1шения
ликвационной
микроне-
0днородности
не
связано
с началом
п0давления
разделительной
диффузии
в
>кидкой
фаз9,
поскольку
микротвердость
в
центре
кристаллов
(
1/Ё)'
а следовательно'
и ооетав
остаются
поего'
яннь1ми
при
значительно болеё
вь]соких скоростях
охла)кдения'
чем
те'
при которь1х
АРр начинает
падать.
|1ри
этом
значения
микротвердости'
а следовательно' и
состав
примерно-
соответству-
ют
(см.
та6л, 29) микротвердости
//. (5'), Ё/,
(5'),
Ё*
(5з)'
нР
(5:') и {/р
(5'')'
а следовательно' и составу
5:,
5э,3з,3:'и
.$2'
первьтх
кристалликов'
вь1деляющихся
при
кристаллизации
с[лавов
.1'
2, 3 и
1', 2'
(спл.
рис.
49,
а' б) .
1
ршмененше
мето0 а мшкротв
е
р0ос!ц
к
лцквац!'о/!нь!а1.
явленця7|
149
в|
+
50%
5ь
€е
*
8%-5|
'
в|
+
40%
вь
"Ё1
р\
р
1 165
1182
:
\\74
1
|65
|74
нр
(3з)
'у
($:)
\2-15
20-21
ш_35
40
50
60
76
120-160
720
87
87
88
87
85
77
81
80
ч
80
79
80
72
75
74
74
А
:
!э
1008
1020
1010
1 !60
:йо
1036
1020
Аз
та6л. 27
и
28 видно'
нто
умёнь:'шение
микронеоднородно_
сти свя3ано
с и3менением
микротвердости
(а
слеАовательно'
и
состава)'периферг:и
кристаллитов (
:{
).
}веливение
скорости
охла}кдения
приводит вначале
к
умень|шению
количества
чистого
лёгкоплавкого
компонента' вь1деляющегося
вследствие
подавле-
ния
лиффузии
в
твердой
фазе
при
неравновесной
крцсталли3аци1|
(в
вем нетрудно
убедиться
при исследовании
микроструктуры
сплавов)'
а затем и
к полному исчезновент{ю
ее.
1аким
образ,ом, в
этом
диапазоне
скоростей
охла>кдения
п,о!
луча'ется следующая
картина:
разделительная
диффузия
в
х{и4:
кой
фазе
успевает
пройти
полностью'
о чем свидетельствуют
дан-
ньте
по
микротвердости
в
центре
3ерен'
вь1равнивающая
х<е
диф'
фузия
в тверлой
фазе
подавлена
нацёло'
А в то х{е время
стё;'
пень
ликвационной
микронеоднородности,
определенная по
дан]
ньтм
измерений микротвердости'
падает
именно вследствие
Ё31ч{€с
нения
состава периферии
!!1ох<но предполо}кить'
что это
обусловлено
подавленией
8Б!'
равнивающей
лиффузии
в )кидкой
фазе
при криста
ллизац|1|4'
|1римесь,
оттесненная
в
первьтй ]!!омент
кристалли33(и}1,
[те
}€||8.
вает
рассась1ваться'
таким
обра3ом, перед
фронтом
кристалли3а:
шии
образуется
слой,
обогаш1енньтй
вторь:м
компонентой,
(Ф10:
рьтй
и кристалли3уется.
|!рошёсс
кристаллизации
лри этом
пол{
ностью
аналогичен пр,оцессу
вьттягивания
тверАой
фазьт
из
рас-
плава
с
вьтсокой
скоростью.
се
+
4%
5|
1ю
"
!т1шкротвер0ость'1еталлов
как метоо
фшзако-хшмшпескоео
ана4ц3а
|(ак
бьтло
пока3ано
в
ряде работ
(обзор
их имеется
в
работе
[108])
'
при
этом
во3мо}кно
образование так
назь|ваемь1х сл'оисть|х
структур.
Б
связи
с этим бьтло тщательно и3мерено
распредел'ение
мик_
ротвердости
по
сечению
кристаллитов
с применением
маль1х
на-
гру3ок
(2
и
5
а) на сплавах
висмут- сурьма'
закристаллизован-
нь|х при скоростях
охла}кдения'
соответствующих
наблюдаемому
по
даннь|[1
т{икротвердости
ёпаду степени
ликвационной
микро-
неоднородности.
|[ри этом
в
рядъ
случаев
удается
на-
блюдать волнообразное
из-
менение
микротвердости'
ука3ь|вающее
на
слоистое
распределение
примеси по
сечению кристаллитов.
Ёа
рис.51
в
качестве
примера
приведено
распределение
микротвердости
п0 сечению
некоторь|х
кристаллитов
сплава
в1
+
30%
5б,
закри-
сталли3ованного
при скор'о-
сти охла}кдения
50 град/мин.
Ёа
основании этих
дан_
пь1х предполох(ение
о том'
что
умень:лёние
степени
ликвационн,ой микронеодно-
родности
связано с замедле-
нием вь|равниваюшей
лиф-
фузии
в >кидкой
фазе,
мо>к-
ЁФ' по-видимому'
считать
правильнь1м.
€ледует,
однако' отме_
тить'
что
оогласно
теорети_
.ъ
,оо
*
ъ*
:а
!80
,00
20ь
30
|00
'0
30
50
/*
*/
Рис.
51.
Распределение
микротвердостп
по
сечению
кристаллита
в сплаве
в|+30у0
5ь'
3акристалли3ованном
при
скорос1и
охлах{дения
в интервале
кри_
сталлизации
50 грал/мин:
о_Р:2е;6_Р:5е|в_Р:2е
ческим
представлениям'
и3;|о)к'енньтм в
монографии
1,1.
Ё.
[о-
ликова
[173],
ограниченность
вь|равнивающей
,{иф6узии
в
}кид-
кой
фазе
не
дол}кна
влиять
на
конечнь|й
результа|
при
условии
полного
подавления
вь]равнивающей
лиффузии
в
твердой
фазе,
т. е. и в
этом
случае в
конце
концов
последним
дол)кен
кри-
сталлизоваться
чистьтй
легкоплавкий
компо,нент.
Фднако,
по-
видимому'
в
случае ограничени9
диффузии
в
>кидкой
.фазе,
при-
водящей
к
образованию
слоисть|х
структур'
количество
чистого
легкоплавкого
компонента
мо>т(ет бьтть настолько
не3начитель'
нь!м' что с
помощью
метода
микротвердости
и
микроструктур-
г|ого
анализа
его трудно
обнарух<ить.
1аким образом,
метод
микротвердФ€?}|
А?п€?
в
данном
случае
пРедставление
не
о полной
ликвационной
микронеоднородности
6
Р=5е
в
Р.22
*-/
1
ц
\_
[1
ралененше
лет
о0 а ллшкротв е
р
0 остц
к
лцкв а1|1!оннь!м
яв!1енцял,
151
в
сплавах
подобного
'гу1па'
а о.частном
случае внутрикристаллит-
ной
ликвации'
зависимость которой от
скорости
охла}кдения под-
чиняется
более сло}кнь|м
3акономерностям.
|!ри
этом
проявляется известная
ограниченность
во3можно-
стей пдетода
микротвердости.
4. о
кинвтичвских
хАРАктвРистикАх
двндРитнои
ликвАции
в
мвтАлличвских
сплАвАх
Фпираясь
на
результать|
исследований, излох(еннь|х в
предь|-
дущем
параграфе, а так)ке исходя и3
соотнош'ения
полноть|
про-
текания
диффузионнь]х
процессов
в
твердой
г: х<идкой
фазах,
бьт-
ли
установ.пень:
общие
закономерности и3менения
показателеЁт
хиптической микронеоднород-
ности в зависимости от скоро-
сти охла}кдения
при
кристал-
лу1зации
сплавов в сцстемах
эвтектичес!{ого
типа'
а
так)ке
с
неограниченной взаимной
рас-
творимостью компонентов
в
твердом
состоянии
[162'
103].'
Рассмотрим
вначале
влия-
ние скорости
охлах(дения
при
кристаллизацу1\4
на концентра-
цию
компон€нтов
в
центре ден-
лритной
ячейки в сплаве
59
(рис.
52) в системе эвтектиче-
ского типа. |1ри
очень медлен-
ном охла)кдении полностью
проходят
все
диффузионнь:е
процессь]'
дендритная
ликвация отсутствует
и
состав первично
вь1делив1шегося кристаллита твердого
раствора
после оконча_
ния кристалл!|3ации
по
всему сечению характеризуется
точ_
кой
51
(рис.
53,
р).
Баниная с
некоторой скорости охлах{дения
$'3,-
3Б1!?Б1{ивающая
лиффузия
в тверАой
фазе
не
успевает
пол-
ностью
проходить и
состав-центра
дендритной
ячейки
по
окон-
чании кристаллизации
находится
ме)кду
точками 59
и
51. 9ем
бьтстрее
охла)кдение'
тем менее
полно
проходит вь|равниваю-
щая диффу3ия
и
тем
бли>ке
к
точке
3: нахоАится состав
центра
дендритнои
ячеики.
|!р,
дос'и)кении,:корости
охла}кдения
03 вБ1!23нивающая
лиффузия
в
центральчой
насти
растущего
кристаллита практи-
чески полностью подавляется.
[1ри
этом
состав
центра дендрит_
ной
ячеЁтки определяется
по
равновесному
солидусу
(тонка
51 на
А3т 6,
ц%
Рис. 52.
9асть
диаграммы
состояния
эвтектического
типа
152
/т1акротвер0ость'|еталлов
как мето0
фссзако-хшмшнескоео
аналц3а
интер,вала
'скоростей
,мех{!} 03
||
!4
дав
под_
н'арушения
раввовеоия
при кри,ст:ш1д1вации
1
ршмененше
ме т оо с!'1цкротв
е
ра
остш к л!1кв
аццоннь!'! яв леншям
153
ной
составляющей,
если они
'
образовались
при неравновесной
кристаллизации
и3
расплава.
|[ри скорости охлах(дения
мень-
11!€
!,'1
€Ф€тав
периферийного
слоя
крис-таллп'?а
одинаков
с
еос'га-
вом
его
центра
и определяется
точкой
59. Ёаниная
со скорости
охла}кдени9,.
01,
|13-3А подавления
вь1равнивающей
диффузии
в
твердой
фазе
периферийнь]е слои
дендритнь|х
ячеек обога1цаются
компонентом
6.
||ри
некоторой
скорости охла}кдениА
!э [@явА\($
эвтектическая
составляю1цая
и
концентрация
компон'ента
в
на
периферии
дендритной
ячейки скачкообр.азно
возрастает'
дости_
тая концентрации
эвтект}|ки
(или
второй
фазьт,
если
эвтектика
<вь1ро)кдена>).
€короР\БФ2
мо)кет
бь:ть
как мень|ш'е' так и
боль-
1пе' чем скорость
!3, €ФФ18€?ствующая
практически
полному
г{о_
давлению
вь1равнивающей
лиффузии
в
цен1ральной
3оне
денд_
ритнь|х
ячеек.
Ёсли
вьтравнивающая
диффузия
в >кидк'ой
фазе
частично
подавляется при
скоростях
1охлах{дения
мень1пе
?3,
1Ф
слой х(идкого
раствора'
прилегающий
к
границе
ра3дела'
мо'(ет
так сильн0
обогатиться
компонентом
.в, что образуется
эвтекти-
ческая еоставляющая
(участок
|д
на
рис.
53,
с). ||риншипиально
во3мох(ен и
другой
вариант:
в
центре дендритной
ячейки
концен-
трация практичес/и
нъ
изменяется
(достигнута
скорость
о3), а в
периферийном
слое из-за большого
градиента
концентраций
еще
успевает
пр0ходить
вь|равнивающая
диффузия
и
эвтектичес1{ая
составляющая в
некотором
диапазоне
скоростей боль|ше о3
не
об-
разуется.
3торая
фаза
нанинает
вь1кристаллизовь1ваться
и3
)кид-
кости ли1шь тогда'
когда практически
полнос']ью подавляется
вь|_
равнивающая
диффузия
так)ке и в
поверхностном слое
первично,
вь|делив!пегося кристалл11та
твердого
раств'ора
(унасток
рц
|1а
рис.
53,
о).
3втектическая составляющая,
определяющая
состав перифе-
рии'
будет
образовь[ваться
в интервале скоростей
охла}кдения
от
0э
Ао
Рь.
€корость 0ь !1€
]т,[Ф*€т
бь1ть мень1пе'
чем скорос1Б
04,
т{1Ф'
вь|текает,
например'
из математического
анал|1за'
данного
в
ра-
бо{е
[173],
из которой следует,
что при полном
подавлении
вь!рав*
нивающей
лиффузии
в
твердой
фазе
и беспрепятственном
про-
хо>кдении
разделительной
диффу3ии
ограничение
вь1равнивающей
диффу3ии
в
х<идкой
фазе
не
до,п)кно
сказаться
на степени пол-
ной
ликвационной
микронеоднородности'
(ак
отменалось
вь|ше' при
охла)кдении
сплава со скоростями
больтпе
!4 13-38
подавления
разделительной
диффузии
обра3ует-
ся
центр
кристаллита с составом'
находящимся
ме}кду
точками
51
и
51.
[|ри
этом
мо)|(ет
бьтть
достигнута
такая скорость
(о5)"
при которой
уже
н'е
образуется эвтектическая
составляющая
и
концентрация
компонента
на
периферии
,,г1енАРитной
ячейки
скач-
кообра3но
уменьшается
(унасток
п'п
на
рис.
53,
с).
€корость
о5
!1аходится мех(ду
скоростями
!4 |4
!6 и
мох{ет в предельном
слу_
чае
совпад3тБ €
06. |1ри скоростях охла>кдения
больтше'06,
(Ф|.||?
рис_
52) и остается неи3м'еннь1м
в некотором
диапазоне
скоро-
стей
охлах<ден!1я
(рис.53,
с)
*.
Ёачиная со
скорости
охла)кдеЁА1,
!ц
частично
подавляется
ра3делительная
диффузия.
1-[ри
этом
состав
центра
дендритной
ячейки
оказьтвается
проме}куточнь|м
ме)кду
составом'
опредёляе-
мь]м по
равновесному
солидусу
(тонка
5,),
и исходнь|м
ёоставом
€вороспь охла:н1енсая
Рис.
53.
3ависимость
коццентрации
центра
|4
периферии
ленлритной ячейки
(с)
и степени
общей
.
ликвационной
микронеоднородности
(б)
от скорости
охлах(дену1я
л'ля
сплавов си_
стемы
эвтектического
типа'
располагающихс;|
1
по
составу
в пределах
области
ограниненной
растворимости
(6':5'-5:]
6::
5п
_
5д;
69:
:3р
-5:
и т.
д.)
расплава
(59).
Ёаконец,
по
дости}кении
скорости
охла}кдения
?6
|!Ф./|[{Ф€1ью
подавляется
ра3делительная
диффузия,
происходит
безлиффузионная
кристаллиз
ац\4я и состав однородного
твердого
раствора
по всему
сёчению
кристаллита характеризуется
точ-
(Ф!|
)6.
1еперь проследим
влияние
скорости охлах(дения
на состав
периферии
д-ендритной яче}'|ки'
понимая под
периферией поверх-
ностнь|й слот!
тБерАого
раствор
а |7л|\
включения
второй структур-
*
8
раб'отах
[163-165]
для
робньпй
количествепный
ан.ализ
твердых
раствор'о'в.
$Р
-!
8,
('о/
.5.
511
$1
ав
с6
€5
Ф
ё"'
}е
ь'
ъ'
з0,
|
-г
|
!
|
'-1-
г--
!
!
!
154 йшкротвер0ость'1еталлов как
лето0
фшзшко-хшмс:нескоео
ана!!ц3а
.происходит
безлиффузи'онная
кристаллизация'
состав периферии
кристаллита одинаков
с составом
его
центра
и хара*теризуется
то9кой
36.
3ная,
как
влияет скорость
охла}кдения на
состав
центра
и
пе-
риферии
дендритнь|х
ячеек' нетрудно построить
график зависи-
\{ости полной
ликвационг!ой микронеоднородности
от скорости
охлах(дения
А]1я
сплавов
системь[
эвтектического типа;
этот гра_
фик
относ|1тся и к
сплавам
системьт
перитектического
т|4па
(рис.53,
б).
€корости
охла}кдениА
!у 02,'!3,
04,
05 А 06 являются кинетиче_
.скими
характеристиками
дендритной
ликвации
Б сплаве
3адан-
ного состава
для
таких
систем.
Более
слох{ен анализ зависимости стёпени внутрикристаллит_
ной
ликвации от
скорости охла)кдения в сплавах систем эвтекти_
ческого
и
перитектического
типа. ||ри
отсутствии
второй
струк-
'цурной
составляющей
эвтектического
.или
перитектического
про-
исхо}кдения
степень
внутрикристаллитной
ликвации является од-
новременно
степенью полной
ликвационной микронеоднородно-
сти.
}1ри
второй
}ке структурног}
составляющей
состав
периферий-
нь!х
слоев первичнь1х
кристаллов не характеризует
максима'|ь_
ную
концентрацию
второго
компонента в микрообБемах
сплава и
степень внутрикристаллитной
ликвации мо}кет сильно отличаться
от
степени общей
ликвационной п,|икронеоднородности.
€ейчас
трудно ска3ать'
какие
лиффузионнь|е
процессь| определяют кон-
центрацию
п'ериферийньтх
сл'оев первичнь1х
кристаллов при на_
л\4ч\4|1 второй
структурной
составля:ощей.
|4меющиеся
экспери-
ментальнь!е
даннь1е
показь|вают' что
с
увеличени'ем
скорости
охлах{дения
степень внутрикристаллитной
ликвации бьтстро на_
растает'
достигает
максимума
и затем плавно
умень!'пается
в 1ши-
роком
диапазоне
скоростей
охла}кдения. Рёзультать|
исследова_
ний,
вь:полненнь|е
на сплавах
алюминий-медь' алюминий-маг-
ний
и
др.'
хоро1шо
укладьтваются
в
рамк1.1
изло)кеннь1х
представ-
лений.
Б
сплавах
систем
с непрерь|вньтм
рядом
твердь1х
растворов
степень
общей
ликвационной
микронеоднородности в зависимо-
ети от скоростей
охла)кдения
дол}кна
и3меняться
практически
так
}ке' как
и в
сплавах
систем
эвтектического
1'ипа.
€оответствуто_
щлтё
кривь:е
общей
ликвационной микронеоднородности
для
сплавов
систем
с непрерь1в!{ь|]!|
рядом
твердь1х
растворов
булу'
отличат|)ся отсутств,{ем
[(39(Ф|:
так ка!{
сос.1.ав периферийнь:.г.
слоев
дендритньтх
ячеек с изменением
скорости
охла)кдения
дол-
}!{ен плав|{о изм'еняться
в
интервале концентраций
от
исходной
до
ч|,|стого легкоплавкого
компонента.
€леАует,
однако'
отметить'
что с
помощью
метода
микротвер_
дости
построение
кривой
зависимости
общей
ликвационной
мик-
Ронеоднородности
от скорости
0хла>кдения
в
сплавах этого
типа
[7
ршмен
енс:е ме то
0
а
макротв е
р
0
ост
[! к лцкв ац!'о ннь!11 яв ленця7.1,
15б
3атруднено
в связи с
описанными
в
предь|душ{ем
параграфе
труд-
ностями определения истинного
состава периферии.
|!оэтому
при
установлении
кинетических
характеристик
денд-
ритной
ликвации
в сплавах
систем с
непрерь|внь|м
рядом
твер-
дь|х
растворов
с
помощью метода
микротвердости
следует
иссле-
довать
зависимость состава
в
центре
кристаллитов от скорости
охлах(дения. 1акая кривая
воспроизводит ход
соответствующей
кривой
общей ликвационной
микронеоднородности и
ука3ь[вает
нёпосреАственно
на изменение
состава
3ародь|ша
кристаллита
в
пРоцессе
кристалли3ации.
Рие.
54. €хематическое
изобра>кение
['ш
части
диаграммь|
состояния с непре-
Рис. 55. 14зменение состава 3ароды_
рывным рядом
твердых
растворов
1]]а кристаллита
в зависимости от
ме)кду
компонентами скорости
охла)кдепия
.[,ля
сплава состава 61
(рис.
54) зависи1!тость состава
центра
кристаллитов твердого
раствора
от
скорости
охла>кдения
схема-
тически 1!1о)кет
бьтть
прелставлена так' как
это
показано
на
рис.
55.
|!ри
онень медленной кри:таллизации
диффузия
успевает
пройти полностью
и в >кидкой'
и
в твердой
фазе.
||ри этом состав
центра
кристаллитов
спла9а
61
(рис.
54)
дол>кен
бьтть
равнь|м
52
(рис.
55 и
56).
Б каком_то
диапа3оне'
очевидно'
очень
маль|х
скоростей
охлаждения
такая
картина
будет
сохраняться неи3мен-
ной.
Ёачиная
с
какой-то
скоръсти
охла)кдени9 91, ББ|!3внивающая
лиффузия
в тверлой
фазе
не булет
проходить полностью.
|1ри
этом состав центра
кристаллитов
дол)|{ен
меняться
в пределах
от 5э
до
51
(рис.
5{ и
55).
|1о
дости>кении
какой-то
определенной
скорости
охла)кдения,
вьтравнивающая
лиффузия
в тверлой
фазе
булет подавлена
цели-
ком' тогда как
разлёлительная
лиффузия
в
>кидкой
фазе
еше
ус-
певает
пройти
полностью. |1ри этом
состав
т1ентра кристаллитов
долх{ен
бь:ть
равньтм
51
(рис.
54 и 55)' и в каком-то
диапазоне
156
*1шкротвер0ость
металлов
как
мето0
фтлзшко-хшмшпескоао
анал11,па
скоростей
охла)кдения
такая
картина
долх(на
оставаться
неиз.
менной
1.
|1осле какой-то
третьчй
скорости
ф
!а3,(елительная диффу3ия
в
}кидкой
фазе
булет
частично
подавляться,
принем
этот
процесс
9уде"
усиливаться
по
мере
увеличения
скорости
охла)кдения..
Фчевидно,
при этих
скоростях
охла}кдени'т
состав
центра
к0истал-
литов
дол)кен
и3меняться
от
,51
по
направлению
к
5:.
Ёаконет{,
при-дости}кении
скор'ости
охлах<дё|!|1$
04
лиффузия
в
:кидкой
фазе
булет
подавлена
нацело'
и
из
жидко.'"
6{'ле'
кристаллизоваться
тверпьтй
раствор
того
)ке
состава.
Фчевидно,
дальнеййее
у!елине!лие
скорости
охла>кдёния
не
приведет
к каким-либо
изменениям.
||ри
этом
состав
центра
кри_
сталлитов
дол}кен оставаться
неизменньтм
и
р,"'!"!*'5,
(рис.
54
и
55).
1аким
образом,
на
основант1и
анал14за
3ависимости
состава
центра
кристаллитов
от
скорости
охлах<дения
(рис.
55) мох<но
вьтделить
четьтре
скорости
охла}|(дения'
которь1е
являются
кине_
тическими
характерист||кам|1
дендритной ликвацт4п
в
сплавах
си_
стем
с
непрерь|внь!м
рядом
твердь1х
растворов.
(ристаллизуя
со-
ответствующие
сплавь|
в
диапазоне
скоростей
охла>кдения
до
р]
или
после
о4'
що)кно
т|олучать
их
равновесньтми
по
составу
без
последств!|й
неравг:овесной
кристаллизации.
Фсобьтй
интерес
пР€Аставляет
кристаллизация
опла,вов
с вь|сокими
скоростям!|
охл*т1ения'
превьтшаютцими
четвертую
критическую
сйорость.
('чевидно'
в
этом
диапа3о[те
скоростей
охла)кдения
достига-
ются
переохла)кдения
расплава
них(е
температурь1
равньтх
значе-
ний
изобарно_изотерп{ного
потенциала
"".р}ои
"
*'!^'й
фаз'
в
результате
чего
становится
.принципиально
во3мо>кной
безлйф-
фузионная
кристаллизация
(см.
|\771)
.
Ёетрулно
видеть'
что
экспериментально
полученные
зависимо_
сти
микротвердости
в
центре
кристаллитов
от
скорости
охлах<де;
нця
для
сплавов
висмут-сурьма
и
германит!-кремний
(рис.
50)
соответствуют
кривой,
схематически
показанной
на
рис.
5Б.
!|равда'
начальнь1е
участки
9гих
3ависимостей
не воспроизве_
день1
полностью
и поэтому
начерчень[
пунктиром'
однако
практи-
чески
трудно
достичь
столь
маль1х
скоростеЁ.л
охла)кдения,
нтобы
полностью
постро[1ть
начальнь|е
участки
этих
кривь|х.
б
диапазоне
скоростей
охлах{дения
от
-5
до
-200
град/птин
для
сплавов
Б|-$Б
и от
-5
Ао
-800
грал/мин
д'"
",'',о*
6е 5| микротвердость
в
центре
кр||сталлитов
остается
неизмен-
нои
и
примерно
соответствует
микротвердости
первичнь|х
кри:
сталлов
состава
5:,
$э,
53
|а
51/,
52',
которь:е
дол}кнь|'
согласно,
1
.[|ля
этопо
диапаз,она
окоростей
охла'({депия
,и
дая
аналпз
9т
равновесной
тР-исталлу99.ший
в
работаж л.
а.
йещ'";
[:оз]'
бачова
{!Ф1
п
Б. 1|!айля
[165].
отклонения
14.
8. [ор-
[1ршмененше мето0а
мшкротвер0остш
к
лцкваццоннь!м
явленцям
157
равновесньтм диаграммам
состояния' кристаллизоваться
первы-
ми
(см.
рис.
49
и табл:
29).
[альнейтцее
повь|1пение скорости
охла}кдения
приводит
к
во3растанию
микротвердости в
центре
кристаллитов
у
сплавов Б1_5Б и
пони)кению
у
сплавов
6е-$!,
что
в обоих случаях
св}!детельств!'ет
о пони}кении концентрации
соответственно сурьмь| и
кремния
в этих
местах. Бероятнее
всего'
это обусловлено началом
подавления
разделительной
диффузии
'в
>кидкой
фазе,
когда состав зародь:гпей
кристаллитов
ух<ё
не со-
ответствует
равновесной
линии
солидус. йаксимум на кривой
Ё'}-''*'
на этом
участке
для
сплава в!+300/05б
связан
с
тем'
что состав
центра
кристаллитов
для
этого сплава меняется
5 интервале
концентраций от
$:
Ао
1
(рис.49),
а
как
ра3
в
этом
интервале
концентраций
'5ависимость
микротвердости
Фт состава
твердого
раствора
лр,оходит
чере3
максимум'
из-
меняясь
от }/р
(5:)
до
Ё*
(1)
(рис.
49).
|1осле
дости>кения
ско-
\
д5ости
охла)кдения
-
2100-
2200
гра.ц/мин
дальнейтцее
увелит{ение
скорости
охла)кде-
ния
не приводит к
и3менению
микротвердости
в
центре
3ер-
на. Фчевидн,о'
эта скорость
для
исследованнь1х
сплавов
явля-
€тся'
нетвертой
критинескбй
скоростью
охла>кдения'
когда
ра3делительная
диффузия
в
>кидкой
фазё
практически
нацело
Б этом
диапа3оне
скоростей
охла}кдения
>т(идкость
кристалли-
зуется
в твердую
фазу
того
х(е
состава'
о
чем
свидетельствует
соответствие
микротвердости
бьтстро
закристалли3ованных
спла_
вов
после
кратковременного
снимающего
напря)кения
ни3когем--
йературного
от)кига микротвердости
равновеснь1х
сплавов
0''
(1_3)
1ц
[7р
(1-2) (см.
рис.49).
€равнительньте
даннь1е
приве-
дены
в
табл.
30.
Ф
развитии
кристалли3ации
безлиффузионнь1м
путем
при
указаннь1х
скоростях охлах(дения
свидетельствует
такх(е
ре3кое
увелинение
размера
зерна
1ри_с,_!!)''
которое'
как вь1текает
из
1еоретинеских
предстайл,ений
|\77),
дол>кно
сопровох<дать
без_
лиффузионную
кристалли3ацию.
1аким образом,
кривьтё 3ависимости ликвационной
микроне_
однородности
и
состава
в
центре
кристаллитов
от
скорости
ох_
тАБлицА
30
€
р
ав нсатпе льн ые'
0
анн
ые
по лцкро!пвер0осптш
быстпроохлаэю0енных
ц
равновесных
сплавов
в|
-
$ь
и 6е
_
$!
92
101
100
76\
896
93
104
103
790
920
93
103
|о2
790
920
в!
+30
5ь
в|
+40
5ь
в1
+50
5ь
6е
{4
51
6е*8 5|
подавлена.
мвкротвердость
(кг
/
пл'
'
при
оохл,
град/мив