Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Во многих случаях при затвердевании не образуется твердый раствор, а расплав превращается в две или более фаз различного состава, а также часто различной структуры. Такое характерное затвердевание встречается, например, в эвтектической системе с ее различными вариантами. Рост таких многофазных структур взаимосвязан и происходит в определенной геометрической последовательности, обусловленной вероятностью образования зародыша с более высоким уровнем соответствия попеременно одной или другой фазе.
Часто образующаяся эвтектическая структура имеет пластинчатое строение. Оно устанавливается тогда, когда доли объема обеих фаз примерно равны. Эта характерная форма возникает, когда при образовании a-фазы, обогащенной А,
граничные сферы между исходной фазой и вновь образованной фазой на А-атомах истощаются до тех пор, пока вследствие более благоприятного образования зародыша не образуется В-обогащенная β-фаза, а именно до тех пор, пока снова не получит привилегий α-фаза (рис. 11.3.1).
При таких переменных преимуществах роста и образования возникает описанная пластинчатая структура. Подобным образом благодаря распаду твердой фазы на две другие твердые фазы (полиморфия) возникает эвтектоидная структура. От зерна к зерну соответственно в отдельных кристаллитах пачки пластин имеют различные ориентировки. Расстояние между пластинами при этом зависит от скорости охлаждения и уменьшается с ее повышением. В особых случаях возникают также другие образования эвтектической структуры, например шаровидные, спиралевидные или стержнеобразные.
Особая возможность устанавливать свойства материала по конструктивным требованиям в зависимости от направления образует направленное, в частности эвтектически направленное, затвердевание. Благодаря целенаправленному и тщательному установлению температурного градиента при затвердевании достигается исправление структуры, так что возникает до определенной степени волокнистый или пластинчатый материал, причем отдельные волокна соответствуют различным фазам, из которых составляется структура.
Такое направленное затвердевание применяется при производстве газотурбинных лопаток, причем продольное направление эвтектических составных частей совпадает с продольным направлением турбинных лопаток, так что отсутствуют границы зерен и фаз в направлении главных напряжений или главных нормальных напряжений. Этой мерой можно, в частности, повысить сопротивление ползучести настолько, чтобы оно соответствовало поведению монокристалла. Также в механически нагруженных деталях с высокими требованиями к надежности можно достичь благодаря направленному эвтектическому затвердеванию направления волокон, соответствующего нагрузке.