1. Влияение т и t выдержки.
С увеличение τ (время выдержки) размер зерна возрастает с затуханием, приближаясь к предельным для данной температуры значениям.
Главная причина уменьшения скорости роста зёрен – сокращение протяжённости границ, следовательно уменьшение зернограничных энергий, т.е. движ силой роста зёрен.
Если при отжиге получен предельный для данной Т размер зерна, то его можно увел повыс темпер.
2. Влияние степени деформации.
ε – критическая степень деформации (1-15%)
Если ε<εкр, то это доктитич степ деформ
Если ε>εкр, то это зактитич степ деформ
I- полигонизация
II – коалисценция
III – коалисцения + ПР
IV – ПР
I. ε<εкр – докритическая – это небольшие степени деформации, которые не вызывают протекание первичной рекристаллизации, на этйо стадии отвечает полигонизация и возможно небольшое перемещение большеугловых границ деформир зёрен, т.к. небольшая плотность дислокаций не обеспечивает образование зародышей при крист.
II. ε=εкр – плотность дислокаций в деформир материале не высока и не одинак в сосед зёрнах. Энергии для образ нов зёрен не хватает, поэтому наблюдается рост зёрен, имеющих меньшую плотность дислокаций засчёт других с большим количеством дислокаций (коалисценций), поэтому здесь наблюдается максимальный размер зерна. Движущей силой является разность объёмных энергий в соседних зёрнах.
III. ε>εкр – закритическая, на этой стадии развивается рост одних зёрен засчёт других, образ новые центры рекрист.
IV. ε>>εкр – Происходит первич крист в структуре наблюд мелкие рекрист зёрна.
3. Влияние примесей и л.э. на размер зерна.
В общем случае они уменьшают размер рекрист зерна.
Страница 10.
Фазовые превращения.
При ФП должна произойти перестройка крист реш исходной фазы, в реш образ фазы.
Различают 2 механизма перестройки:
1) Нормальный или диффузионный.
Это механизм при котором решётка новой фазы формируется засчёт неупорядоченных, взаимно не связанных переходов отдельных атомов через межфазную границу на расстояние больше межатомных, причём соседние атомы в реш исх фазы уже не явл соседними в реш новой фазы.
2) Сдвиговой (мартенситный).
Это механизм при котором перестройка решётки происходит засчёт упорядочивания взаимосвязанного перемещения атомов на расстояние меньше межатомных, причём соседние атомы решётки исходной фазы остаются соседними в решётке новой фазы.
В зависимости от механизма перестройки решётки различают на 2 вида ФП:
1) Диффузионные
2) Бездиффузионные
Фазовые превращения без изменения состава фаз.
Т0-Т1=ΔТ – степень переохлаждения
Т2-Т1=ΔТ – степень перегрева
ΔG = - ΔGоб + ΔGгр
Будем считать что при ФП (β→α) изменение свободной энергии происходит только засчёт изменения типа решётки и межатомных связей, т.е. концентрация дефектов кристалич дефекта не меняется, а значит объёмная энергия будет складываться из химической.
ΔGоб=ΔGхим
В отличии от крист и рекрист при фазовом превращении, измен энергии границы зерна, должна быть не только поверх энергия, но и энергия упругих искажений на межфазной границе.
ΔG=-ΔGхим+ ΔGпов+ ΔGупр
Если перейти в расчёт на 1 атом зародыша
ΔGоб= Δgоб * n, где Δg- измен своб энер на один атом зародыша новой фазы
n – количество атомов в зародыше новой фазы.
ΔGпов=γ*S=η*n3*γ
η – фактор формул, коэф зависящий от формы частицы новой фазы и от атомного объёма
Ω – атомный объём
2/3 – появл при переходе от площади поверх частицы к атомному объёму
ΔG=n*Δgу
Δgу – измен упрйгой энергии границы приход на 1 атом зародыша, зависит от модуля сдвига исходной фазы атомного объёма зародыша и формы частиц образующих фазы. Кроме того для когерентных гарниц Δgу зависит от мин упруг деформ на границе, для некогерентной границы от объёмного эффекта фазового превращения (Δ).
ΔGоб=-n* Δgоб+ n* Δgупр+η*n2/3*γ (1)
Атомный объём – это объём занимаемый одним атомом в элементарнйо ячейке.
Ωоцк=а3/2 Ωгцк=а3/4
β – объёмный эф превращения, это относит разница атомных объёмов фаз участвующих в превращении.
Δ=(Ωβ-Ωα)/Ωβ %
Gкр – это работа, которую необходимо совершить, чтобы присоединении атомов происходило изменение энергии ΔG , следовательно образование зародыша новой фазы способных к самопроизвольному росту не может получить развитие до тех пор пока уменьшение объёмной энергии новой фазы не компенсирует увел ΔGпов и ΔGупр. ΔGкр опред из ур-ия (1) путём подставноки nкр. Период в боли уст состояние практически всегда проходит, через некоторое состояние с повыш уровнем свободной энергии, т.е. требуется активация процесса или дополнительная энергия активации.
Откуда в замкнутой системе берётся дополнительная энергия?
Этй роль могут выполнять флуктуации энергий. Если воспользоваться статистической физикой, то вероятность возникновения флуктуации (Pn) содержащих nат у которых свободная энергия отличается от средней на высоту ΔGф.
Pn=Аф*exp*(-ΔGф/(k*T))
ΔGф=n*Δgф
Страница 11.
Рассмотрим процесс при постоянной температуре.
1) Чем больше ΔGф при постоянном n, тем меньше вероятность того, что такая флуктуация будет возникать.
2) Чем меньше наличие атомов в флуктуации, тем больше вероятность её возникновения.
С увеличением температуры, чистоты возник флуктуац увели, кр зарод будет образ там, где микрообъём исходной фазы, содерж n атомов, не меньше nкр имеет превыш энергии по сравнению со средним не меньше ΔGкр.
В общем случае скорость зарождения (1) определяется:
У=А*е-ΔGкр/RTeQ/RT (2)
Q – энергия активации
Первый сомножитель в уравнении (2) опред ΔGкр, которая уменьшается с увеличением степени переохдаждения.
Поэтому уменьшение ΔGкр и nкр с увелич отс перес (или с пониж темпер) должно приводить к увеличению скорости зарождения. Во 2 сомножителе в уравнении (2) энергия активации Q слабо зависит от Т и следовательно с увеличением ΔТ (с пониж Т) скорость присоед атома к зародышу будет присоединения ат и зар будет уменьш. Влияние этих двух факторво приводит к тому, что скорость зарождения с пониж темпер сначала возрастает достигает макс, а даже вновь уменьш.
При больших степенях ΔТ образ зарод не происх, поскольку подавл деф процессы. Все что было рассмотрено относится к охлаждению.
При перегреве диф подвижность атомов увелич.
Фазовое превращение сопровождающ изменением состава фаз.
При переохлаждении сплава х0 до температуры Т<Т0 в равновесии будут наход 2 фазы:
αХо+βХо
Хо-Хαо – степень пересыщения
ΔG – движущая сила превращения, от αХо до αХо+βХо
Для такого вида превращений, для образ зарод новой фазы необходимы флукт концент. Для того чтобы в α фазе образ зарод β фазы в ней должны возникать флуктуации концентр состава х=хо+Δх≥х1 , в протвном случае будет отсутствовать движущая сила процесса зарожд.
Величину работы, для образования практического зародыша, можно определить по соотношению:
ΔG=-n0*Δgоб+n* Δgупр=η*n2/3γ
Для данного случая Δgоб определяется разностью свободных энергий флуктуации в α фазе и β(в?) фазе такого же состава, какой имеет флуктуация.
Т.е. если в α фазе возникают флуктуации состава х3, то движ сила образования β фазы будет Δg. При фазовом превращении сопровождающем изменение состава фаз, имеет место, как флуктуации энергий, так и флуктуации концентр (возникают из-за теплового движения атомов и их повед опис законами стат физики).
Х- % содерж α комп
Δх – показ на какую конц изм сост по сравнен со средним
ΔGф – эт о запас своб энер флук сост х=х0±Δх , т.е. велич на которую должна повыс своб энер исх фазы при образ флуктуац состава х=х0±Δх
Изменение энергии на ΔGф соответствует изменению состава на величину ±ΔХ. Вероятность возникновения флуктуаций Р:
Р=Аф*е-ΔGоб/T
1) Вероятность, чем меньше атомов во флуктуации, тем больше вероятность её возникновения, следовательно чем меньше nкр зарод, тем выше будет скорость зарожд. Условия образ КР3:
nф≥nкр
2) Чем меньше отклонение концентраций во флуктуации от среднего состава (х0), тем выше вероятность возникновен такой флукт, следовательно чем ближе хим состав исх фазы к образующейся, т.е. чем выше степень пересыщ, тем выше вероятность образования флуктуаций и больше скорость образования зародыша.
3) Чем более полный вид имеет кривая свобод энергии фазы, тем выше вероятность возник флукт при одном и том же n и Δх.
Морфология зародышей новой фазы, образующейся в результате фазового превращения.