Типові діаграми стану сплавів

Описані в п. 1 різні типи взаємодії між компонентами сплавів породжують різноманітність сплавів. Для їх систематизації використовують діаграми стану.

Діаграма стану – це графічне зображення стану сплавів (із заданих компонентів) при різних температурах.

Для побудови діаграм стану використовують метод термічного аналізу. Для цього будуються криві охолодження, по яких визначають критичні точки (рис. 2.3).

Збільшення температури вище критичних значень призводить до переходу речовини в рідинний стан і навпаки, при охолодженні рідини нижче Т_кр переводить її в кристалічний стан.

На кривих охолодження при температурах Т_кр утворюються горизонтальні ділянки, які свідчать про те, що теплота, розсіювана в процесі охолодження компенсується схованою теплотою кристалізації, яку віддають утворювані кристали решітки. Це та частина енергії, яка раніше (при нагріванні)була витрачена на руйнування решітки.

Таким чином, критичні точки – це температури переходу речовини (сплаву) з одного фазового стану до іншого.

Розглянемо типові діаграми стану, побудовані за допомогою кривих охолодження.

Найбільш поширеними для сплавів є такі типи стану:

1. Діаграма стану сплавів, компоненти яких зовсім не розчиняються в твердому стані і утворюють механічну суміш (рис. 2.4 а);

2. Діаграма стану сплавів, компоненти яких повністю розчиняються в твердому стані (рис. 2.4 б);

3. Діаграма стану сплавів, компоненти яких обмежено розчиняються в твердому стані (рис. 2.4 в);

4. Діаграма стану сплавів, компоненти яких утворюють при кристалізації хімічні сполуки (рис. 2.4 г).

На рис. 2.4 показані ці типи діаграм стану і відповідні графіки зміни механічних властивостей сплавів.

Перший тип діаграми стану (рис. 2.4 а) можна розглянути для сплаву Pb – Sb. При певній концентрації (13 % Sb) утворюється евтектика (точка С) з елементами А і В. Компонентами А і В, які складають сплав, можуть бути як чисті елементи, так і хімічні сполуки.

Всі сплави, на відміну від чистих компонентів, кристалізуються в інтервалі температур. Причому спочатку кристалізується один з компонентів. Тільки при певній концентрації елемента В відбувається сумісна кристалізація компонентів А і В і при цьому утворюється механічна суміш.

Діаграми стану другого типу (рис. 2.4 б) характерні для сплавів Cu-Ni, Co-Ni, Fe-Ni. У випадку повної розчинності компонентів в твердому стані кожний кристал будується одночасно атомами обох елементів і отримується сплав з кристалів твердого розчину. Температура кристалізації таких сплавів лежить між температурами кристалізації складових компонентів. Нахил ліній діаграми показує, що в процесі кристалізації відбувається зміна складу як рідкої, так і твердої фаз. Нижче лінії солідус розташовані кристали твердого розчину різної концентрації.

Діаграми стану сплавів третього типу (найбільш поширених) характерні для найважливіших промислових сплавів (Fe-C, Ni-Al, Fl-Cu). При кристалізації компонент В розміщується в решітці А з утворенням твердого розчину.

За діаграмами стану четвертого типу кристалізуються сплави Mg-Pb, Co-Sb, Mn-Si. В сплавах цієї системи після кристалізації при чітко визначеному співвідношенні компонентів утворюється хімічна сполука A_nB_m. Це відображується на діаграмі вертикальною лінією. Утворені хімічні сполуки відіграють роль самостійного компонента, який поділяє діаграму на ряд окремих діаграм.

Дата добавления: 2014-01-07