С появлением кристаллов β-фазы окружающий их α-раствор обедняется компонентом Б. Вблизи β-фазы твердый раствор α имеет состав Сг, а вдали — состав остается прежним. Эта неоднородность раствора ослабляется по мере диффузии в α-фазе и выделения β-фазы. Если выдержка при температуре Тв длительна, выделение β-фазы прекратится и установится стабильное равновесие между α-кристаллами состава Сг и β кристаллами состава Сд. Количественное соотношение фаз при этом β/α = гв/вд. Для дальнейшего выделения фазы β необходимо охладить сплав. При переохлаждении его, например, до температуры Те, α-фаза состава Сг пересыщается компонентом Б (степень пересыщения С3Си) и фаза β продолжает выделяться благодаря росту имевшихся кристаллов β и образованию новых, что возможно при большом пересыщении раствора. При малых пересыщениях зародышей мало, кристаллы β-фазы получаются крупными и равноосными (рис. 1 б).
При ускорении охлаждения выделение β-фазы начинается при больших пересыщениях (переохлаждениях) и зародышей возникает больше. Если они появляются на границах зерен α-фазы, ускоренное охлаждение приводит к образованию пограничной оболочки β-фазы (рис. 1 в).
Избыточная фаза может быть и жидкой и газообразной. Появление жидкости на границах кристаллов исходного раствора приводит к катастрофическому падению прочности металлических изделий. Прочность уменьшается и в том случае, если избыточная фаза газообразна. Особенно опасен водород, скорость диффузии которого в металлах велика и при комнатной температуре. Водород растворяется в металлах в виде протонов и атомов. С понижением температуры растворимость его падает. Если охлаждение медленное, водород успевает продиффундировать к поверхности изделий и удалиться в атмосферу. При ускоренном охлаждении раствор сильно пересыщается водородом. Выделяясь затем в дефектных участках кристаллов, атомарный водород превращается в молекулярный газ (молизуется), что ведет к увеличению объема. В местах выделения водорода сильно возрастает давление, и в кристаллах образуются разрывы (флокены). Водородной хрупкости подвержены многие металлы. Чтобы предупредить ее, изделия длительно выдерживают в подогретом состоянии и медленно охлаждают, что способствует удалению водорода.
Скорость роста избыточной фазы зависит от диффузионной подвижности атомов Б в исходном растворе. При медленном охлаждении атомы компонента Б успевают продиффундировать к границам зерен твердого раствора, где обычно и образуются β-кристаллы. Если охлаждение ускоренное, удаленные от межзеренной поверхности участки α-твердого раствора настолько сильно пересыщаются, что становится возможным образование зародышей β-фазы и в объеме кристаллов исходного раствора на имеющихся здесь дефектах.
Кристаллы некоторых промежуточных фаз могут расти и упорядоченно, в результате перемещения дислокаций. Скорость роста контролируется диффузией и в этом случае, поскольку β-фаза растет по мере притока атомов компонента Б к межфазной поверхности. В результате растут пластиночные и игольчатые (5-кристаллы, когерентные с материнским раствором (рис. 1 г).
При очень быстром охлаждении (закалке) выделение β-фазы предотвращается. Образующийся при закалке пересыщенный
раствор, является, однако, нестабильным и становится возможным дисперсионное упрочнение.
