Полиморфное превращение твердого раствора при нагреве и охлаждении состоит из перестройки решетки и диффузионного перераспределения компонентов между фазами. Его обычно называют нормальным. Нормальная перекристаллизация β→α происходит в результате неупорядоченных переходов атомов через границу раздела фаз и сопровождается перераспределением атомов компонентов, т. е. их диффузионными перемещениями на большие расстояния. Это реализуется при медленном охлаждении.
В некоторых случаях, ускоряя охлаждение, можно предотвратить β→α-перекристаллизацию и сплав при комнатной температуре будет состоять из кристаллов метастабильного раствора β.
Во многих случаях, однако, ускоренным охлаждением удается затормозить лишь диффузионное перераспределение компонентов между исходным и образующимся твердыми растворами. Перестройка же решетки β→α происходит. Такая бездиффузионная перекристаллизация становится возможной, если сплав переохладить ниже температуры, при которой термодинамические потенциалы α- и β-растворов одного состава окажутся одинаковыми. В сплаве, показанном на рис. 1, это наблюдается при Т=Тг.
При ускоренном охлаждении до температур ниже Tг раствор β может превратиться в α-фазу без изменения состава, хотя это приведет к меньшему снижению термодинамического потенциала сплава, чем превращение в двухфазную смесь α+β. Для завершения бездиффузионного β→α-превращения может и не потребоваться охлаждения сплава ниже температуры Тд.
Выше температуры Тд раствор а указанного состава является метастабильным и длительное пребывание его в этих условиях приведет к переходу в двухфазную смесь α+β. Таким образом, ускоренное охлаждение β-раствора до температуры, лежащей в интервале Тг—Тд, может привести к образованию метастабильного твердого раствора α того же состава, что и исходный β-раствор. Если же бездиффузионное полиморфное превращение происходит при температурах ниже Тд, образующаяся α-фаза является стабильной. При комнатной температуре оно вызовет уменьшение термодинамического потенциала ΔZ = Zт—Zд (см. рис. 1, д).
Бездиффузионные полиморфные превращения твердых растворов часто происходят вследствие упорядоченного сдвигового коллективного перехода атомов из одной фазы в другую. Такое превращение называют также мартенситным, а образовавшийся раствор — мартенситом. Мартенситное превращение начинается при охлаждении сплава до определенной температуры (Мн), зависящей от состава исходного раствора β, и приводит к образованию игольчатых и пластиночных кристаллов.
Кроме нормальных и мартенситных полиморфных превращений, в сплавах могут встречаться и промежуточные превращения.
