ВУЗ:
Составители:
Методические указания
Диаграмма состояния показывает фазовый состав каждого сплава данной системы при любой температуре.
Тип фазовой диаграммы и твердого сплава определяет его свойства в равновесном состоянии. Зная диаграмму
состояния можно описать физические и технологические свойства любого сплава и прогнозировать область его
применения. На рис. 1 показана зависимость удельного электрического сопротивления сплавов при
t = 20 °С от
химического состава для различных типов диаграмм состояния.
а) б) в) г)
Рис. 1. Влияние типа диаграмм состояния на характер зависимости
удельного электрического сопротивления от химического состава:
а – компоненты нерастворимы в твердом состоянии; б – неограниченная
растворимость в твердом состоянии (пунктир – неметаллы, сплошная линия – металлы); в – ограниченная растворимость в
твердом состоянии;
г – с химическим соединением
В случае, когда компоненты не растворимы друг в друге в твердом состоянии, двойные сплавы после за-
твердевания представляют физико-механическую смесь кристаллов чистых элементов. Изменение химическо-
го состава сплава приводит лишь к пропорциональному изменению количества каждой фазы, состав и свойства
которых неизменны (по правилу отрезков). Поэтому удельное электрическое сопротивление механической сме-
си прямо пропорционально изменению химического состава (рис. 1,
а). Так же будет меняться твердость спла-
ва. На реальных кривых сопротивление – % легирующей добавки для механических смесей, получающихся в
результате эвтектического превращения. Электрическое сопротивление сплава при приближении к эвтектиче-
скому составу возрастает, отклоняясь от линейного закона (пунктир на рис. 1,
а). Это связано с тем, что в ре-
зультате эвтектического превращения получается мелкозернистая структура. Измельчение зерна в любом ме-
таллическом сплаве увеличивает его электросопротивление и прочность. Физико-механические смеси имеют
низкую пластичность, поэтому их можно подвергать только горячей обработке давлением. Однако они хорошо
обрабатываются резанием, давая малую шероховатость поверхности. Двухфазные сплавы, содержащие эвтек-
тику, обладают наилучшими литейными свойствами.
Диаграмма с неограниченной растворимостью характерна для компонентов, имеющих близкие по разме-
рам и свойствам атомы и одинаковую кристаллическую решетку и образующих твердый раствор замещения.
Для твердых растворов характерна нелинейная зависимость удельного электросопротивления от химического
состава (рис. 1, б). Это определяется тем, что атомы замещения и внедрения искажают кристаллическую решет-
ку. При этом ее структурно-чувствительные свойства меняются пропорционально произведению концентраций
атомов легирующих добавок x и основы (1 – x), образующих твердый раствор ρ
x
= ρ
x
x (1 – x). Здесь ρ
x
– коэф-
фициент пропорциональности, отражающий природу элементов.
В случае если оба элемента – металлы, для которых характерна металлическая химическая связь, искаже-
ние кристаллической решетки растворенными атомами уменьшает скорость направленного движения электрон-
ного газа во внешнем электрическом поле, что ведет к росту сопротивления при легировании. Максимальное со-
противление будет иметь раствор, равноудаленный от чистых компонентов (как на рис. 1,
б, сплошная линия).
Если оба компонента раствора – неметаллы (ковалентная связь, электроны удерживаются атомами, сво-
бодных электронов мало), то искажение кристаллической решетки растворенными атомами приводит к появле-
нию новых носителей электрического тока, и сопротивление уменьшается (пунктирная кривая на рис. 1,
б).
Твердые растворы на основе металла обычно имеют высокую пластичность, но они плохо обрабатываются
резанием, так как образуют витую стружку, которая наматывается на инструмент. Поэтому в изделиях из таких
сплавов трудно получить высокое качество поверхности обработкой резанием. Кроме этого большинство рас-
творов имеют неудовлетворительные литейные свойства из-за большого интервала температур кристаллизации.
В природе не бывает совершенно чистых элементарных веществ – всегда в них присутствуют растворен-
ные примеси. Поэтому диаграмма с ограниченной растворимостью в твердом состоянии встречается чаще
всего (рис. 1,
в). На ней есть два типа твердых сплавов – физико-механические смеси и твердые растворы (за-
tt t t
ρ
ρ
ρ
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- …
- следующая ›
- последняя »
