IMG 2 093 (2)

92 4. Interpretacja wykresów układów równowagi

stężenie e

Rys. 4.37. Przemiana wydzielania w warunkach nierównowagowych

otoczenia, poniżej temperatury T„ z roztworu wydziela się składnik przesycający w postaci roztworu stałego p. Efektywna dyfuzja w stanie stałym umożliwi* w temperaturze otoczenia osiągnięcie przez fazę a równowagowego stężenia c,₍ a przez fazę P wydzieleń stosunkowo znacznych rozmiarów i kształtu wynikającego ze stosunku energii powierzchniowych faz ot i p.

Chłodzenie z szybkościami odbiegającymi od stanu równowagi powoduje przechłodzenie temperatury nasycenia (początku wydzielania się fazy P) do wartości Th, Th' itd., wyznaczających „nierównowagowe" nasycenie roztworu stałego a c'₁₍ c\ itd. Przechłodzenie powiększa szybkość zarodkowania, ale hamuje dyfuzję. W rezultacie następuje nieciągłe wydzielanie drobnodyspersyjnych cząstek fazy P - głównie na powierzchni ziarn fazy a - tworzy się wokół nich cienka otoczka fazy p, przy czym roztwór a pozostaje częściowo przesycony. Duże przechłodzenie jeszcze silniej powiększa liczbę zarodków krystalizacji i hamuje dyfuzję. Objawem jest ciągłe wydzielanie bardzo drobnodyspersyjnych cząstek fazy P, tzn. w całej objętości i na granicach ziarn roztworu a, oraz znaczne jego przesycenie.

Dostatecznie szybkie chłodzenie hamuje całkowicie zarodkowanie i dyfuzję, a więc proces wydzielania, czyli powoduje przesycenie roztworu stałego a do stężenia c₂ w temperaturze otoczenia. Przesycony roztwór stały a, metastabilny z termodynamicznego punktu widzenia, w temperaturze otoczenia może być trwały w dowolnie długim przedziale czasu. Przejawia jednak tendencję do przejścia w stan termodynamicznie trwały, co wydatnie ułatwia nawet nieznaczny wzrost temperatury. Bowiem o rozmiarach i mechanizmie wydzielania się składnika przesycającego oraz o stopniu osiągnięcia stanu równowagi decyduje intensywność dyfuzji Można wyróżnić dwa warianty procesu wydzielania. Pierwszy, przebiegający głównie w temperaturze (wysokiej) łatwej dyfuzji, polega na bezpośrednim wydzielaniu się z przesyconego roztworu a składnika przesycającego w postaci stabilnej fazy p:

EDrugi, przebiegający raczej w temperaturach (niskich) powolnej dyfuzji, polega na ■wydzielaniu się z przesyconego roztworu a pośrednich faz metastabilnych, dopiero Ipo pewnym czasie (lub w dostatecznie wysokiej temperaturze) przechodzących giw stabilną fazę p:

obu przypadkach proces wydzielania następuje w drodze zarodkowania i wzrostu Jg^żiam fazy P- Również w obu przypadkach roztwór stały a osiąga stężenie Równowagowe c, dopiero po wydzieleniu odpowiedniej ilości stabilnej fazy p.

Rys. 4.38. Krzepnięcie mieszaniny z eutcktyką w warunkach nierównowagowych

W warunkach nierównowagowego krzepnięcia mieszanin z eutektyką (z perytek-pt tyką) roztworów stałych nasyconych obniżenie temperatury solidusu w zakresie roztworu stałego (rys. 4.38) powoduje zmniejszenie rozpuszczalności w temperaturze llleutektycznei (perytektycznej). Stop o składzie c₀ (rys. 4.38), który po skrzepnięciu , w warunkach równowagi w zakresie temperatur T, -h T₂ ma budowę jednofazową,

; szybko chłodzony w temperaturze eutektycznej T_£ zawiera jeszcze pewną ilość ^roztworu ciekłego, krzepnącego w stałej temperaturze T_E w postaci eutektyki. HSkutkiem tego stop będzie miał po skrzepnięciu nierównowagową mikrostrukturę yprzedeutektyczną, ale o ziarnach pierwotnych roztworu stałego a nienasyconych i| 'i niejednorodnych. Wyżarzanie ujednorodniające w temperaturze o ok. 50°C niższej ‘ ■ ód eutektycznej dzięki dyfuzji powoduje zanik eutektyki i ujednorodnienie ziarr Roztworu stałego a.