Изменения решетки и движение атомов

Фазовое превращение всегда заключается в том, что кристаллическая решетка, характеризуемая определенным расположением атомов, переходит в одну или несколько других кристаллических решеток. Мы можем представить этот переход, как правило, состоящим из двух частичных процессов: 1) геометрического изменения меньших или больших участков кристаллической решетки в отношении их формы, размеров и положения в пространстве и 2) изменения расположения атомов в этой решетке. В случае чистого превращения атомы только располагаются иначе. В случае выделения в отдельных местах возникают различные количественные соотношения участвующих в процессе видов атомов и фаз.

В простых случаях нам достаточно будет для объяснения фазового превращения одного только факта изменения решетки или перестановки атомов, однако, как известно, это - редкий случай. Он не нуждается в особом обсуждении, так как его можно без труда понять как упрощение общего случая. Деление процесса фазового превращения на две части - изменение решетки и перегруппировку атомов - кажется на первый взгляд несколько искусственным. Ведь наиболее вероятно предположить, что в процессе превращения или выделения всякая перестановка атомов на самых маленьких участках идет одновременно с соответствующим изменением решетки. При часто наблюдаемом переходе твердого раствора с неупорядоченной гранецентрированной кубической решеткой в твердый раствор с тетрагональной упорядоченной решеткой нужно, например, только представить, что всякий наименьший участок решетки, в котором атомы приближаются к требуемому расположению, также в соответствующей мере приближается к тетрагональной симметрии.

Изменение решетки и изменение расположения атомов было бы в этом случае связано наипростейшим образом, однако в действительности оказалось, что такое положение наблюдается редко. Правда, вполне мыслимо, что обычное фазовое превращение при высоких температурах происходит именно таким образом. Нет, например, никакого основания к тому, чтобы разлагать на два процесса распад аустенита при высокой температуре на феррит и цементит. Здесь имеет место именно расщепление наимельчайших участков на две формы решетки с соответствующим расположением атомов.

И все наблюдения действительно говорят о том, что при этом процессе феррит и цементит возникают одновременно. Это, однако, почти единственный случай фазового превращения, при котором вероятно одновременное течение обоих частичных процессов. Гораздо чаще наблюдается, особенно при задержанных вначале фазовых превращениях, что изменение решетки значительно опережает перегруппировку атомов. Кроме того, оказывается, что изменения решетки происходят еще при таких температурах, при которых все перестановки атомов, представляющие процессы диффузии, задерживаются. Этому имеется много хорошо проверенных примеров.