Диаграмма состояния сплавов, в которых образуется химическое соединение компонентов

Если компоненты сплава A и B взаимодействуют между собой с образованием химического соединения A_mB_n, то диаграмма состояния рассматривается как две отдельные диаграммы, для каждой из которых химическое соединение является одним из компонентов.

Ведь химическое соединение – это новое сложное вещество со своей собственной кристаллической решеткой, температурой плавления и свойствами. При кристаллизации сплава химическое соединение образует свои кристаллы, которые могут смешиваться с кристаллами исходных компонентов или растворять в своей решетке какую-то их долю.

Диаграммы состояния таких сплавов выглядят более сложными, чем рассмотренные ранее, но если мысленно разделить («разрезать») диаграмму по линии, соответствующей составу химического соединения, то левая и правая части окажутся уже известными простыми диаграммами.

Рис. 60. Диаграмма состояния с химическим соединением

На рис. 60 левая часть диаграммы (до химического соединения A_mB_n) представляет собой уже известную диаграмму с ограниченной растворимостью компонентов, а правая – диаграмму с полным отсутствием растворимости. Эвтектика Э₁ состоит из кристаллов твердого раствора a и химического соединения A_mB_n. Твердый раствор a – это раствор компонента B в решетке A (или химического соединения A_mB_n в решетке компонента A). Под кривой предельной растворимости из твердого раствора выделяются кристаллы химического соединения. В правой части диаграммы эвтектика Э₂ строится из кристаллов компонента B и химического соединения A_mB_n.

Зависимость свойств сплава от вида диаграммы состояния (закономерности Курнакова)

Впервые на зависимости между видом диаграммы и свойствами сплавов в равновесном состоянии указал российский ученый Н.С. Курнаков, и поэтому они называются правилами Курнакова. Оказывается, если известны свойства чистых компонентов и вид диаграммы состояния для этой системы сплавов, то можно предсказать свойства любого сплава данной системы.

На рис. 61 показаны рассмотренные типы диаграмм состояния сплавов и соответствующее им изменение свойств (твердости по Бринеллю HB и относительного удлинения δ) при комнатной температуре. Конечно, другие свойства подчиняются таким же закономерностям.

У неограниченных твердых растворов свойства изменяются по криволинейной зависимости (рис. 61, а). Они могут иметь, например, более высокие значения прочностных характеристик, чем у чистых компонентов. Особенно сильно проявляется в твердых растворах криволинейная зависимость изменения электросопротивления, что используется при построении диаграмм состояния.

Если сплав представляет собой механическую смесь компонентов, то свойства сплавов изменяются линейно, пропорционально концентрации (рис. 61, б). Другими словами – значение любого из свойств сплавов будет изменяться только в пределах свойств чистых компонентов.

В системе сплавов с ограниченными твердыми растворами свойства в области твердого раствора изменяются по криволинейной зависимости, а в областях, где присутствует эвтектика, – по линейной зависимости (рис. 61, в).

а б в г

Рис. 61. Изменения свойств сплавов в зависимости от концентрации компонентов

Если образуется химическое соединение, то зависимость свойств от состава сплава резко изменяется при переходе через эту точку (рис. 61, г).

Дата добавления: 2014-01-11