由过渡族金属为基的固熔体合金,如Ni-Cr,Fe-Cr-Al,Fe-Ni-Mo等,在加热或冷却过程中,产生溶质原子不均匀分布状态,这种状态称为“K状态”。K状态是一种溶质原子在相乃发生偏聚的现象。溶质原子的偏聚范围相当于电子波的波长,所以它对电子波有很强烈的散射作用,当不均匀状态出现时,合金的电阻表现出明显增大。因此,用电阻法分析K状态的形成规律能获得十分满意的效果。K状态的出现使合金的物理和机械性能有明显变化,研究K状态与合金成分和工艺条件之间的关系,对合理的利用K状态具有重要意义。
本实验选用产生不均匀状态比较明显的Cr20Ni80合金进行测量。这种合金在730°C以上处于均匀固熔体状态,如从高温迅速冷却(淬火)至室温,可将均匀固熔体状态保留下来,在重新进行加热时,于一定的温度范围内产生K状态。若合金淬火态的电阻值为R,加热到不同温度,其电阻的变化值为DR,则合金电阻的相对变化为DR/R。它和加热温度之间的关系可用一曲线表示,如图6-1。
图中曲线1是从均匀固熔体状态加热得到的曲线,从室温到350°C左右,曲线上升是单纯由于对电阻影响的结果。350°C以上,随着加热温度的升高,合金的电阻上升速度明显加快,这是因为除温度对电阻的影响外,还由于铬原子开始产生偏聚,从而对电子波产生附加的散射作用。随着温度的升高,不均匀状态不断发展,到450~550°C之间,电阻上升达到最大值。温度继续上升,电阻开始下降,这意味着,偏聚状态开始消散,约在730°C以上,K状态完全消散,此后电阻只受加热温度的影响而继续增大。
以上所述是处于均匀固熔体状态的合金在加热过程中所产生的不均匀状态及其消散过程。这种状态一旦产生,即使在降温过程中也不会消散,若要使其消散,则必须重新加热至730°C以上,获得均匀固熔体后,再进行淬火处理,才能在室温下重新得到均匀固熔体合金,见曲线2。如果加热到高温,虽然处于均匀固熔体状态,但冷却速度较慢,抑制不住K状态的形成,冷却后的合金仍处于不均匀状态,故它的电阻较高,见曲线3。