Диаграммы состояния

Диаграмма состояния показывает изменение состояния сплавов в зависимости от их концентрации и температуры.

По диаграмме состояния можно судить о структурных превращениях, происходящих в любом сплаве данной системы при нагревании и медленном охлаждении. Имея диаграмму состояния, можно заранее определять технологические и механические свойства всех сплавов данной системы. Она позволяет также установить температуры начала и конца кристаллизации сплавов. Кроме того, диаграмма состояния позволяет выбрать из данной системы сплавы определенного состава, наиболее удовлетворяющие требованиям практики.

Существуют различные типы диаграмм состояния: двойных сплавов, тройных сплавов и т. д.

Наиболее простые диаграммы состояния получаются для двухкомпонентных сплавов. Вид такой диаграммы зависит от того, как реагируют оба компонента сплава друг с другом в жидком и твердом состоянии. Диаграммы состояния двойных сплавов могут быть представлены в виде графиков на плоскости в прямоугольных координатах. При этом на горизонтальной оси откладывают состав (концентрацию) сплавов данной системы (обычно в весовых процентах одного из компонентов), а на вертикальной – температуры.

Линии диаграммы отделяют область одного состояния сплава (например, жидкого) от области другого состояния (например, твердого) и характеризуют температуры, при которых в сплавах происходят какие-либо превращения.

Существует много методов построения диаграмм состояния. Наиболее простым из них является метод, при котором используются результаты термического анализа. Сущность его состоит в том, что на основании опытных данных строят кривые охлаждения для сплавов одной системы, но разной концентрации (рис. 7). По остановкам и перегибам на этих кривых, вызванным тепловым эффектом превращений, определяют критические точки и по ним строят диаграмму состояния в координатах температура – концентрация (рис. 8).

Линия диаграммы АСВ называется линией ликвидуса. На ней расположены критические точки начала кристаллизации всех сплавов системы Pb–Sb. Выше линии ликвидуса все сплавы находятся в жидком состоянии.

Линия DCE называется линией солидуса. На ней лежат критические точки конца кристаллизации сплавов системы Pb–Sb. Так как у всех сплавов данной системы критические точки конца затвердевания одинаковые, то линия солидуса представляет собой прямую, параллельную горизонтальной оси диаграммы. Ниже линии солидуса сплавы находятся в твердом состоянии.

В промежутке, заключенном между линией ликвидуса и линией солидуса, сплавы будут частично жидкими, а частично твердыми.

Сплав, состоящего из 13% Sb и 87% Pb в отличие от других затвердевает не в интервале температур, а при постоянной и притом самой низкой для данной системы сплавов температуре – 246°С (точка С на диаграмме рис. 8). При этом одновременно кристаллизуются оба компонента с образованием тонкой механической смеси кристаллов Sb и Pb. Такая структура называется эвтектикой, а сплав, состоящий из 13% Sb и 87% Pb, называется эвтектическим.

Была рассмотрена диаграмма состояния двойных сплавов, компоненты которых в жидком состоянии неограниченно взаимно растворяются, а в твердом состоянии образуют механические смеси.

Другой вид имеет диаграмма состояния сплавов, компоненты которых полностью растворимы в жидком и твердом состоянии Примером таких сплавов, образующих твердые растворы, являются сплавы системы медь–никель (Сu–Ni) (рис. 9). Данная диаграмма отличается от диаграммы состояния сплавов системы Pb–Sb прежде всего тем, что у сплавов меди с никелем не наблюдается кристаллизации при постоянной температуре (линия солидуса имеет криволинейный характер) и образования эвтектики.

Кроме рассмотренных диаграмм двух типов, имеются еще диаграммы состояния сплавов, компоненты которых могут образовывать химические соединения или в ограниченном количестве растворяться друг в друге в твердом состоянии. Такие диаграммы имеют более сложный вид и представляют различные сочетания уже рассмотренных диаграмм.

Дата добавления: 2014-11-29