Материаловедение. Барышев Г.А. - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

4. ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ДЛЯ СПЛАВОВ С
НЕОГРАНИЧЕННОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ КОМПОНЕНТОВ
В ЖИДКОМ И ТВЕРДОМ СОСТОЯНИЯХ
Компоненты А и В удовлетворяют трем требованиям:
1)
компоненты должны быть изоморфными, т.е. иметь одинаковый тип кристаллических решеток, например объемно-
центрированную кубическую (ОЦК);
2)
компоненты не должны сильно отличаться размерами диаметров (на величину не более 15 %);
3)
компоненты должны иметь одинаковую валентность, чтобы не нарушать структуру электронного газа.
А
1
, В
1
– температуры плавления компонентов
Фазы L, α – твердый раствор.
Если два компонента неограниченно растворимы в жидком и твердом состояниях, то возможно существование двух фаз
L, α. Следовательно, трех фаз быть не может, кристаллизация сплавов при постоянной температуре не наблюдается, гори-
зонтальной линии нет (правило фаз Гиббса).
Рис. 3. Диаграмма состояния, компоненты которой неограниченно
растворимы в жидком и твердом состояниях
Диаграмма состояния (рис. 3) имеет простой вид – есть всего две линии: ликвидус, солидус. Линии пересекаются в точ-
ках кристаллизации чистых компонентов (слева А
1
, справа В
1
). Такие диаграммы имеют Ag–An, Mo–W, Cu–Ni.
Все сплавы затвердевают между линиями ликвидус–солидус (α + L), где с = 1. Вся диаграмма состояния имеет три облас-
ти: L, L + α, α.
Рассмотрим затвердевание сплава K (25 % В, 75 % А). Жидкая фаза начинает кристаллизоваться при температуре точки
1. При этом выделяется фаза α, по схеме L → α. Завершается кристаллизация (точка 2) образованием α-твердого раствора.
Кристаллизация идет в интервале температур 1–2.
Кристаллизация сплава более сложный процесс, чем у чистых металлов: внутри каждого кристалла идут диффузионные
процессы перераспределения компонентов.
Так в начальный момент кристаллизации в точке 1 состав выпавших кристаллов соответствует точке S (см. ниже прави-
ло отрезков). Проектируем S на ось составов ≈ 70 % В, 30 % А.
В конце затвердевания (точка 2) последняя капля жидкой фазы имеет состав L = 5 % В, 95 % А. Для того чтобы выров-
нять концентрацию по сечению зерен, т.е. чтобы средний состав сплава приблизился и стал K, нужно выдержать сплав вбли-
зи солидус. При этом пройдет диффузия. Такая операция называется гомогенизацией. Вообще для определения состава фаз и
их количества применяют правило отрезков. При любой температуре (а) внутри двухфазной области проводят коноду. Про-
екция крайних точек (b и с) на ось составов покажет состав жидкости L в точке b и твердого раствора в точке с.
Кроме этого можно определять количество жидкости и α-твердого раствора. Отрезки коноды ba, ac показывают коли-
чество фаз в обратной пропорциональности L
в
/
α
с
= ас / аb.
Кривая охлаждения сплава K на рис. 4, а показывает как меняется температура во времени. Есть две точки: 1 и 2, кото-
рые называются критическими, соответствуют фазовым превращениям. На рис. 4, б показана схема изменения структур от L
до α.

Страницы