КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Диаграммы состояния сплавов с ограниченной растворимостью и эвтектикой
Диаграмма состояния сплавов, когда компоненты в твердом состоянии растворяются ограниченно (см. п. 3) и образуют эвтектику, показана на рис. 4.1.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Рис. 4.1. Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью и эвтектикой в твердом состоянии
Линия – ликвидус; линия – солидус. Точки и показывают температуры плавления, соответственно, компонентов и .
– ограниченный твердый раствор компонента в компоненте ; решётка будет такая же, как у ( – растворитель). Точка соответствует максимальной растворимости в . – ограниченный твердый раствор в ; кристаллическая решетка такая же, как у ( – растворитель). Точка соответствует максимальной растворимости в . Рассмотрим кристаллизацию сплава 1. Кристаллизация начнется при температуре . Исходя из правила коноды, из жидкости будут выпадать кристаллы . – конода при температуре . Химический состав жидкости определяется проекцией точки на ось концентраций, а химический состав кристаллов – проекцией на ось концентрации точки . В результате, при кристаллизации, химический состав жидкости меняется по линии ликвидус (от точки до точки ), а химический состав кристаллов – по линии солидус (от до ). Весовое количество жидкости при температуре определяется отношением отрезков , а весомое количество кристаллов – из соотношения . При температуре жидкость по составу приходит в точку и становится насыщенной одновременно как кристаллами , так и , и идёт эвтектическая реакция: . Продукты реакций называются эвтектикой. Эвтектика – это механическая смесь кристаллов и . Теория кристаллизации эвтектик подробно изучена академиком А. А. Бочваром. Согласно этой теории сначала в жидкости, когда она по составу приходит в точку , зарождаются и растут кристаллы той фазы, которая обогащена более тугоплавким компонентом. В нашем случае это кристаллы , так как температура плавления у компонента выше, чем у (точка расположена выше точки ). При этом жидкость, окружающая кристалл будет обогащаться более легкоплавким компонентом , и в результате происходит выделение кристаллов . Жидкость, прилегающая к кристаллам , в свою очередь, обогащается компонентом , и поэтому вновь выделяются кристаллы -фазы. В результате переменного перенасыщения жидкости по отношению к кристаллам и образуется эвтектика. Микроструктура заэвтектического сплава 1 показана на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Микроструктура заэвтектического сплава
В интервале температур образуются кристаллы , которые могут иметь форму дендрита, округлую форму или граненную в виде кубиков (рис. 4.2), треугольников и т.п. При образуется эвтектика, состоящая из кристаллов и . Правило коноды и правило отрезков действует и при температуре ниже температуры эвтектики. По этим правилам можно определить химический состав твердых растворов и , а также их весовой состав. Кристаллизация сплава 2 идет так же, как и сплава 1, но вместо кристаллов из жидкости будут выпадать кристаллы -фазы. На рис. 4.3 показана микроструктура этого сплава. Кристаллизация сплава 3. При охлаждении жидкость по составу сразу же приходит в точку и процесс кристаллизации сводится к эвтектической реакции. Поэтому структура этого сплава представляет собой чистую эвтектику (рис. 4.4). Сплав 3 называется эвтектическим. Сплавы же, расположенные левее, то есть в интервале концентрации от до , называются доэвтектическими, а правее, то есть в интервале , называются заэвтектическими.
Рис. 4.3. Микроструктура доэвтектического сплава
Рис. 4.4. Микроструктура эвтектического сплава
Сплавы до- и заэвтектические склонны к ликвации (неоднородности) по удельному весу: легкие кристаллы всплывают на поверхность расплава, а тяжелые оседают на дно, что резко снижает эксплуатационные свойства. На рис. 4.5 показана микроструктура такого сплава; компонентами являются свинец (Pb) и сурьма (Sb). Для устранения ликвации: · проводят быструю кристаллизацию, чтобы кристаллы не успели всплыть или осесть (рис. 4.6); · когда быстрая кристаллизация невозможна (например, при охлаждении крупных отливок) в сплав добавляют специальные легирующие элементы, которые образуют тугоплавкие соединения в виде древовидных или игольчатых кристаллов, на ветвях которых задерживаются всплывающие кристаллы. К примеру, в сплав Pb – Sb добавляют медь (Cu), которая с сурьмой образует химическое соединение Cu2Sb, имеющее игольчатую форму (рис. 4.7). Эти кристаллы, выделяясь первыми из жидкой фазы, механически препятствуют возникновению ликвации по удельному весу – кристаллы сурьмы задерживаются.
Линия – это максимальная растворимость компонента в , избыток компонента выпадает в кристаллы (сплав 5). Микроструктура сплава 5 будет состоять только из кристаллов (рис. 3), эвтектика также отсутствует. Сплавы 4 и 5 являются внеэвтектическими.
Рис. 4.6. Микроструктура быстро охлажденного сплава 80% Pb, 20% Sb
Рис. 4.7. Микроструктура сплава 80% Pb, 20% Sb, легированного медью (Cu).
Дата добавления: 2014-12-26; Просмотров: 647; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |