Полиморфные превращения в фазовых реакциях

Одной из разновидностей фазовых реакций в твердом состоянии являются полиморфные превращения. Некоторые металлы и неметаллы при изменении температуры и давления, а также в результате термической и термомеханической обработок могут менять свою кристаллическую структуру. Такая способность веществ называется полиморфизмом и характерна не только для чистых компонентов, но и для твердых растворов и химических соединений, например мартенситное превращение. На рис. 2.11 показано скачкообразное изменение удельного объема чистого железа при температурах полиморфного превращения: 911 °С — температуре перехода y-Fe с ОЦК решеткой в y-Fe с ГЦК решеткой, 1392 °С — температуре перехода y-Fe в 8-Fe с ОЦК решеткой.

Согласно принципу Ле-Шателье фазовые реакции при нагреве идут с поглощением, а при охлаждении — с выделением тепла. Превращения, протекающие при повышенных давлениях, вызывают образование более плотноупакованных структур и наоборот. В сплавах Fe—Мп при деформации под воздействием растягивающих напряжений идет фазовая реакция у —» сс, а сжимающих напряжений у —> е, причем е-фаза имеет более высокую плотность, чем у-фаза.

Форма частиц новой фазы или их морфология имеет существенное значение на формирование механических свойств. Различают сферическую и пластинчатую формы выделенных частиц, которые возникают под воздействием двух конкурирующих факторов: поверхностной (межфазной) энергии FnoB и энергии упругой деформации Fynp. Минимизация поверхностной энергии требует образования равноосной или сферической формы частиц, а минимизация уровня внутренних напряжений — пластинчатой структуры.