» » Метастабильные граничные твердые растворы
14.01.2016

Традиционная технологическая операция закалки — термообработки в твердом состоянии — обеспечивает фиксирование пересыщенных твердых растворов с максимальной концентрацией, соответствующей предельной растворимости в твердом состоянии.
При получении быстрозакаленных сплавов методами высокоскоростного охлаждения расплава установлено значительное повышение степени пересыщения и образование аномально пересыщенных твердых растворов, связанное с более высокой растворимостью легирующих элементов в жидком состоянии
Этот эффект наблюдается как для традиционных легирующих компонентов, образующих области твердых растворов с ограниченной растворимостью на равновесных диаграммах состояний, так и для элементов, характеризующихся ничтожно малой равновесной растворимостью в твердом состоянии и оказывающих значительное влияние на структуру и свойства сплавов.
Метастабильные граничные твердые растворы

Область существования метастабильных твердых растворов с аномально высокой концентрацией легирующего элемента по сравнению с предельной растворимостью в твердом состоянии определяется положением линии бездиффузионного затвердевания (Т0Т0', рис. 4.6), которое происходит в условиях значительного переохлаждения, определяемого термодинамическим, кинетическим и морфологическим факторами.
Метастабильные граничные твердые растворы

В таблице приведены данные по расширению концентрационной области аномальных твердых растворов для ряда двойных систем при высокоскоростной закалке расплава.
Максимальный эффект наблюдается для элементов с низкой равновесной растворимостью. Так, бор — широко распространенный аморфизирующий элемент внедрения — в α—Fе почти не растворяется, а после высокоскоростной кристаллизации достигнута растворимость ~ 1 %, т. е. растворимость увеличивается на три порядка. Такой же эффект повышения растворимости бора наблюдается в твердых растворах на основе кобальта и никеля. Зависимость параметра кристаллической решетки твердого раствора от содержания бора в в α—Fе, Ni, Со определяется выражениями:
Метастабильные граничные твердые растворы
Метастабильные граничные твердые растворы

Уменьшение параметра кристаллической решетки при увеличении содержания бора свидетельствует о том, что образующийся в быстрозакаленном сплаве твердый раствор не является, строго говоря, твердым раствором внедрения, для которого характерен рост параметра при увеличении концентрации твердого раствора. Определение типа раствора по стандартной методике свидетельствует об образовании смешанного типа метастабильного раствора, в котором часть атомов бора занимает позиции атомов внедрения, а другая — позиции замещения.