Трансформационный наклеп кристаллических фаз — перспективный метод упрочнения металлов. При температурах выше Т0 происходит перестройка низкотемпературной модификации α в высокотемпературную модификацию β. В металлах, испытавших упорядоченное полиморфное превращение при охлаждении, нагрев может вызвать обратный переход α → β без нарушения когерентности решеток. Характерная особенность прямого и обратного сдвигового полиморфного превращения — большой температурный гистерезис. Наряду с упорядоченным при нагреве возможно и нормальное полиморфное превращение: при этом на структуре нагреваемого металла могут сильно сказаться полигонизационные и рекристаллизационные процессы.
Перекристаллизация осложняется, если полиморфный металл имеет три или больше модификаций. На рис. 1 (внизу) показано изменение термодинамического потенциала трех модификаций одного металла.
При Т1 и Т2 равновесны соответственно γ+β- и β+α — модификации. При Т > Т1 в равновесных условиях металл состоит из кристаллов γ-модификации. При температурах ниже Т1 произойдут полиморфные превращения. В зависимости от степени переохлаждения они происходят по-разному.
Модификация γ, переохлажденная до температур, находящихся в интервале Т1 – Т3, может переходить в β-модификацию. Охлаждение до температур ниже Т2 может вызвать превращение β→α.
Если исходная γ-модификация переохлаждена до температур ниже Т3, становится возможным выделение обеих модификаций β и α, поскольку их образование приводит к снижению термодинамического потенциала металла. В интервале температур Т3—Т2 превращение γ →β привело бы к большему снижению термодинамического потенциала, чем превращение γ→α, и казалось бы переход γ→β предпочтителен. Однако может оказаться, что кинетически выгоднее при рассматриваемых температурах образование метастабильной α-модификации, что может быть обусловлено, например, большим сходством решеток α и β или меньшим различием их удельных объемов. В результате этого вероятность образования зародышей α-фазы и скорость их роста окажутся большими, чем для β-фазы. При этих переохлаждениях возможно и одновременное выделение обеих фаз α и β. Однако при длительной выдержке в интервале температур Т3—Т2 метастабильная α-фаза перейдет в стабильную β-фазу. Если же после образования α-фазы металл быстро охлаждается до температур ниже Т2, α-фаза окажется стабильной, а β — метастабильной. В этих условиях однофазное стабильное равновесие достигается полным переходом β- в α-фазу.
В некоторых случаях при большой скорости охлаждения γ-модификация переохлаждается до температур ниже Т2. При таких температурах полиморфное превращение может привести к образованию кристаллов α и β. Количественное соотношение образующихся фаз определяется кинетическими условиями. В этом случае β-фаза, являясь метастабильной, может превращаться в дальнейшем в стабильную α-фазу.
