2.3. Вторичная кристаллизация Вторичной кристаллизацией

2.3. Вторичная кристаллизация
Вторичной кристаллизацией называется процесс, в результате которого происходит
полная замена одной кристаллической структуры на другую (аллотропическое превращение) или
частичное изменение структуры (выделение новой фазы из твердого раствора при изменении его
концентрации).
Перекристаллизация в твердом состоянии объясняется тем, что, начиная с определенной
температуры (температуры перекристаллизации) свободная энергия Гиббса нового типа
кристаллической решетки становится меньше таковой для старой решетки.
Каждый вид решетки представляет аллотропическое видоизменение (фазу). Каждая
модификация имеет свой интервал температур, при котором она устойчива. Переход из одной
фазы в другую наблюдается при определенной температуре. Эта точка перехода аналогична
точке затвердевания (плавления), т. к. отвечает определенной температуре, сопровождается
тепловым эффектом и является моментом перехода в новое состояние, т. е. образование новых
кристаллов из кристаллов прежней модификации. Этот процесс называется вторичной
кристаллизацией.
Многие металлы в зависимости от температуры могут существовать в разных
кристаллических формах или в разных полиморфных модификациях. Наличие разного
кристаллического строения одного и того же вещества при различных температурах называется
полиформизмом. Различные кристаллические модификации обозначают малыми буквами
греческого алфавита  , ,  и т.д.
Полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре,
большинства металлов принято обозначать буквой , при более высокой  , затем  и т.д.
для
Известны полиморфные превращения для железа (Fe , Fe), кобальта (Co , Co), титана
(Ti , Ti ), олова (Sn , Sn), и других металлов.
В результате полиморфного превращения образуются новые кристаллические зерна,
имеющие другой размер и форму, поэтому такое превращение называют перекристаллизацией.
На скорость перекристаллизации сплавов большое влияние оказывает диффузия разнородных
атомов, образующих сплав. Обычно зародыши новой фазы образуются на границах старой фазы
(кристаллов). Отрываясь от решетки исходной фазы, атомы поодиночке или группами
присоединяются к решетке новой фазы, т.е. исходный кристалл, как бы «поедается» новым, и со
временем полностью заменяется им.
Полиморфное превращение сопровождается скачкообразным изменением всех свойств
металлов и сплавов: удельного объема, теплоемкости, теплопроводности, механических и
химических свойств.
Переход металла из одной полиморфной модификации в другую в условиях равновесия
протекает при постоянной температуре и сопровождается выделением теплоты, если
превращение идет при охлаждении металла или сплава, или поглощением теплоты в случае
перегрева.
Явление полиформизма в металлах имеет большое практическое значение. Например,
только благодаря полиформизму железа имеется возможность широкого изменения свойств
сплавов на основе железа посредством термообработки.
Превращения в железе. В железе существуют несколько аллотропических превращений.
Из них наибольшее практическое значение имеет превращение при 910 0С, отвечающее переходу
  при охлаждении. Сущность этого превращения заключается в том, что атомы решетки железа (гранецентрированный куб) перегруппируются в решетку объемно-центрированного куба
-железа, что сопровождается изменением внешней формы зерен – кристаллов, т. е. имеет место
перекристаллизация. При 768 0С получается остановка на кривой охлаждения, связанная не с
перестройкой решетки, а с изменением магнитных свойств. Выше 768 0С -железо немагнитно.
Получение мелкого зерна из крупного термическим способом, т. е. путем нагрева и
охлаждения в твердом состоянии, возможно только в металлах, склонных к аллотропическому
превращению (переход от одного типа кристаллической решетки к другому).