» » Устойчивость быстрозакаленных микрокристаллических сплавов
15.01.2016

Устойчивость быстрозакаленных сплавов имеет значение для практического использования этих материалов. Массивные изделия и заготовки получают методами горячего компактирования быстрозакаленных порошков (гранул, чешуек). Степень сохранения положительных качеств исходных быстрозакаленных сплавов зависит от условий нагрева и деформирования. При непосредственном использовании быстрозакаленных сплавов в виде ленты или проволоки устойчивость исходной структуры определяет рабочие характеристики изделий.
Быстрозакаленные микрокристаллические сплавы являются более устойчивыми по сравнению с аморфными сплавами. Мета-стабильная кристаллическая структура, полученная в результате полиморфной кристаллизации исходного аморфного состояния или при бездиффузионной кристаллизации расплава, характеризуется максимальной степенью пересыщения твердых растворов и имеет тенденцию к переходу в термодинамически стабильное, равновесное состояние.
По сравнению с обычными литыми сплавами микрокристаллические сплавы отличаются мелким зерном (0,1—10 мкм), более однородным распределением легирующих элементов по объему, значительным пересыщением твердых растворов, образованием метастабильных промежуточных фаз, повышенной концентрацией вакансий и других дефектов кристаллического строения.
Быстрозакаленные микрокристаллические сплавы отличаются более крупным зерном, меньшим разнообразием метастабильных промежуточных фаз по сравнению с микрокристаллическими сплавами, полученными при кристаллизации аморфных сплавов.
Микроструктура быстрозакаленных микрокристаллических сплавов характеризуется наличием дисперсных частиц второй фазы на границах дендритов и между их ветвями. При нагреве быстрозакаленных микрокристаллических сплавов происходит рост зерен и рекристаллизация, распад пересыщенных растворов, превращение метастабильных промежуточных фаз в более устойчивые фазы.
Устойчивость микрокристаллических структур к росту зерен при нагреве связывают с их однородностью по размерам и малой движущей силой процесса. Тормозящее действие на процесс роста зерен оказывают дисперсные частицы вторых фаз, образовавшиеся при распаде пересыщенных растворов.
Для многих быстрозакаленных кристаллических сплавов характерны медленный рост зерен, сохранение мелкозернистой структуры.
В связи с тем что распад пересыщенных твердых растворов и превращения метастабильных промежуточных фаз в быстрозакаленных сплавах развиваются с разной скоростью, возможно упрочнение материалов во время горячего компактирования быстрозакаленных порошков или при последующей термической обработке компактированных заготовок.
В быстрозакаленных сплавах переход к равновесному состоянию осуществляется через промежуточные метастабильные состояния с выделением из пересыщенных растворов метастабильных фаз, отличающихся от равновесных химическим составом или кристаллическим строением.
В сплавах Fe—Mo—С кристаллическая структура выделяющихся карбидов зависит от содержания углерода: при низком содержании (-0,2 %) выделяется Мо2С, а при повышении концентрации углерода до 0,5 % выделяются карбиды Ме6С, Ме23С6.
Различная степень устойчивости структуры быстрозакаленных кристаллических сплавов определяет несколько возможных путей получения и применения материалов с высокими механическими свойствами.
В литом микропроводе со стеклянной изоляцией, полученном быстрой закалкой расплава, микрозернистая структура гарантирует повышенную прочность. При диаметрах провода < 10 мкм его временное сопротивление в несколько раз больше, чем такого же материала, изготовленного по обычной технологии. В этом случае температурная стабильность исходной быстрозакаленной структуры литого микропровода при нагреве определяет верхнюю границу рабочих температур.
При использовании изделий, заготовок, полученных горячим компактированием быстрозакаленных порошков (гранул), можно получить высокодисперсную многофазную структуру, обеспечивающую повышение прочности без дополнительной термической обработки.
Термическая обработка компактных изделий или заготовок основана на распаде пересыщенного раствора при его старении или отпуске мартенситных структур в быстрозакаленных сталях. Технология термической обработки быстрозакаленных сплавов отличается от традиционной технологии, применяемой для обычных сплавов такого же химического состава, что обусловлено особенностями фазовых превращений в быстрозакаленных сплавах.