На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Флуктуации концентрации

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

Флуктуации концентрации (локальные отклонения концентрации от среднего состава), возникающие из-за теплового движения атомов, 'Имеются всегда. Чем меньше объем юр-металла, тем больше вероятность .возникновения в нем флуктуации. Если бы можно было вырезать небольшие образцы металла, скажем, толщиной в 100 атомов, то они очень сильно отличались бы от •среднего состава. Чем больше флуктуация, тем меньше вероятность достижения среднего состава.[6, С.177]

Зародыш новой фазы может возникнуть только в тех микрообъемах исходной фазы, состав которых в результате флуктуации концентрации и расположения атомов соответствует составу и строению новой кристаллизующейся фазы. Если при этом концентрационные флуктуации соответствуют микрообъемам, имеющим размер не меньше критического, возникает устойчивый зародыш, способный к росту.[4, С.45]

Как принято считать, обогащение а-фазы углеродом происходит в результате концентрационных флуктуации. Естественно ожидать, что если такие флуктуации концентрации вообще возможны, то они с наибольшей вероятностью должны реализоваться на поверхности раздела фер-ритной и карбидной фаз, т.е. именно в этих местах должны образовываться аустенитные участки. Нужно отметить, что, несмотря на большое количество экспериментальных работ, освещающих образование 7-Фазы> по этому вопросу до сих пор имеются разногласия. В одних исследованиях действительно обнаруживалось образование 7-фазы исключительно на поверхности раздела феррит — карбид. Другие авторы наблюдали зародыши аустенита и по границам блоков и зерен феррита.[7, С.6]

Как принято считать, обогащение а-фазы углеродом происходит в результате концентрационных флуктуации. Естественно ожидать, что если такие флуктуации концентрации вообще возможны, то они с наибольшей вероятностью должны реализоваться на поверхности раздела фер-ритной и карбидной фаз, т.е. именно в этих местах должны образовываться аустенитные участки. Нужно отметить, что, несмотря на большое количество экспериментальных работ, освещающих образование у-фазы, по этому вопросу до сих пор имеются разногласия. В одних исследованиях действительно обнаруживалось образование -у-фазы исключительно на поверхности раздела феррит — карбид. Другие авторы наблюдали зародыши аустенита и по границам блоков и зерен феррита.[9, С.6]

Любые твердые фазы, образующиеся в жидком сплаве, отличаются по составу от исходного жидкого раствора, поэтому для образования устойчивого зародыша необходимы не только гетеро-фазные флуктуации, но и флуктуации концентрации. Флуктуа-циями концентрации называют временно возникающие отклонения химического состава сплава в отдельных малых объемах жидкого раствора от среднего его состава. Такие флуктуации возникают вследствие диффузионного перемещения атомов вещества в результате тепловых движений в жидком растворе.[4, С.45]

Распад твердого раствора или полиморфное превращение протекает с образованием фаз, имеющих состав, отличный от исходной матричной фазы, поэтому для гомогенного возникновения зародыша новой фазы критического размера необходимо наличие флуктуации концентрации. Чаще зародыши образуются в дефектных местах кристаллической решетки, на границах зерен, в местах скопления дислокаций, на включениях примесей и т. д. (гетерогенное зарождение). Это объясняется уменьшением работы образования зародышей {по сравнению с гомогенным зарождением), ускорением диффузионных процессов и тем самым облегчением получения концентрационных флуктуации, необходимых для зарождения новой фазы. Рост зародышей новой фазы происходит неупорядоченным переходом атомов через границу раздела из исходной фазы во вновь образуемую.[4, С.46]

В течение времени нахождения в контакте участков рабочей поверхности реализуются существенные диффузионные превращения в зоне деформации. Представления о микродиффузионном характере реализующихся при трении процессов, связанном с наличием флуктуации концентрации легирующих элементов в исследуемых микрообъемах, предложены Л. С. Палатником. Они основаны на том, что в приповерхностном слое интенсифицируются процессы, которые приводят к возникновению диффузионной пористости металла, обусловливающей появление микроскопических дефектов. Направление диффузионного потока атомов определяется распределением давления и температуры по глубине активного поверхностного слоя. Если давление и температура до-[13, С.140]

Поскольку цементит существенно отличается от аустенита по составу, для образования критического зародыша цементита необходимо появление в аустените объемов, имеющих состав, соответствующий составу цементита. Такие объемы могут появиться только вследствие флуктуации концентрации.[10, С.6]

В результате изотермической выдержки жидкого ме талла получается динамически равновесный осредненный сплав, модифицирующий эффект слияния исчезнет По этому необходимо выбирать определенный интервал вре мени от сливания металлов до заливки, чтобы проявилось модифицирующее действие смешивания Поскольку флуктуации концентрации отдельных элементов возникают практически во время сливания, то интервал времени до заливки должен быть меньше, чем при модифицировании посредством лигатур, когда необходимо дополнительное время для расплавления и растворения вводимой лигату ры Поэтому интервал времени до заливки чугуна в фор мы после сливания металлов был выбран равным 3 мин Для определения интенсивности модифицирующего влияния смешивания было проведено несколько опыт ных сливаний жидких чугунов Вес добавляемого серого чугуна составлял 30—40% веса белого чугуна Темпера туры сливаемых чугунов были различны и колебались в зависимости от хода плавки в широких пределах В табл 40 каждый третий сплав получен сливанием двух предыдущих Из приведенных данных видно, что слива ние близких по химическому составу чугунов даже при[5, С.146]

Исследуемые сплавы в исходном состоянии являются равновесными, т. е. содержание легирующих элементов таково, что в соответствии с температурной зависимостью растворимости легирующего элемента в меди сплав в широком диапазоне.температур не претерпевает фазовых превращений. При длительных испытаниях на трение в условиях избирательного перено'са наличие флуктуации концентрации легирующих элементов и неоднородности химического состава по глубине зоны деформации не вызывает процессов, связанных с распадом а-твердого раствора.[13, С.158]

Образование стабильной фазы приводит сплав к состоянию с минимумом свободной энергии. Однако, если новая стабильная фаза по составу или структуре кристаллической решетки сильно отличается от исходной, нередко возникает метастабильная фаза, которая по составу или структуре является промежуточной. Образование метастабильной фазы хотя и ведет к снижению свободной энергии системы, но оно не обеспечивает ее минимума. Несмотря на это, образование метастабильной фазы в ряде случаев кинетически более выгодно, так как она лучше сопрягается с решеткой исходной фазы и требует меньших флуктуации концентрации.[1, С.104]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов, 1983, 360 с.
2. Лейкин А.Е. Материаловедение, 1971, 416 с.
3. Дубинин Г.Н. Конструкционные, проводниковые и магнитные материалы (электроматериаловедение), 1973, 296 с.
4. Лахтин Ю.М. Материаловедение Учебник для высших технических учебных заведений, 1990, 528 с.
5. Шумихин В.С. Синтетический чугун, 1971, 159 с.
6. Бокштейн С.З. Строение и свойства металлических сплавов, 1971, 496 с.
7. Дьяченко С.С. Образование аустенита в железоуглеродистых сплавах, 1982, 128 с.
8. Солонина О.П. Жаропрочные титановые сплавы, 1976, 448 с.
9. Дьяченко С.С. Образование аустенита в железо углеродистых сталей, 1982, 128 с.
10. Качанов Н.Н. Прокаливаемость стали, 1978, 192 с.
11. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов, 1983, 360 с.
12. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов, 1984, 360 с.
13. Рыбакова Л.М. Структура и износостойкость металла, 1982, 215 с.

На главную