tihonova (523116), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Диаграммасостояния Pb-Sb строится на основании большого числа кривых охлаждения, полученныхтермическим методом (рис. 10.3).Точки перегиба или остановки на кривых охлаждения называют критическими точками.Кривые охлаждения чистых металлов имеют по одной критической точке: 327для свинцаи 631для сурьмы. Структура чистых металлов состоит из однородных зерен. Сплав,содержащий 13% Sb и 87% Pb, также имеет одну критическую точку. Механическая смесьдвух видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкой фазы, называетсяэвтектикой.
Микроструктура эвтектического сплава состоит из перемежающихся выделенийсурьмы в свинцовой основе.Сплавы с 5 и 40% Sb затвердевают в интервале температур и на кривой охлаждения имеютдве критические точки, соответствующие началу и концу затвердевания. Геометрическоеместо точек, образующих линию начала затвердевания, называют линией ликвидус (лат.Liquidus - жидкий), линию конца затвердевания - линией солидус (лат. Solidus - твердый).Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердомсостоянии.Оба компонента неограниченно растворимы в жидком и твердом состояниях и не образуютхимических соединений.
Компоненты: вещества А, В. Фазы: жидкость L, кристаллы твердогораствора. Примером таких сплавов являются сплавы Cu-Ni (рис. 10.4).Сплавы этого типа всегда затвердевают в интервале температур и имеют на кривыхохлаждения две критические точки а, b (два перегиба). Между началом а' и концом b'затвердевания из жидкого расплава выпадают кристаллы твердого раствора . Верхняялиния Аа'В представляет линию ликвидус, нижняя Аb'В - линию солидус.Из диаграммы следует, что выше линии Аа'В сплав, например, сплав Cu-Ni, состоит изоднородного жидкого раствора, внутри контура Аа'Вb' из кристаллов твердого раствора ижидкой фазы, а ниже линии Аb'В - из одного твердого раствора.Правило отрезковС помощью правила отрезков на диаграмме определяют относительное количество каждойфазы и состав фаз.На рис.
10.5 приведены диаграммы состояния механической смеси и сплава с ограниченнойрастворимостью в твердом состоянии. Из рис. 10.5а следует, что в точке k сплав состоит иззатвердевшего компонента и жидкой фазы.Для определения соотношения фаз и их состава через точку k проводим горизонтальнуюлинию до пересечения с линиями, ограничивающими область на диаграмме. Проекции точекпересечения на ось концентраций l', s' показывают состав фаз (жидкая фаза содержит 44%Sb).Отрезки горизонтальной линии между точкой k и точками, определяющими составы фаз,обратно пропорциональны количествам этих фаз:Qs*sk = Ql*lk; Qs/Ql = lk/sk,где Qs, Ql - количество твердой и жидкой фаз.Для определения отношения какой-либо фазы (например, твердой Qs) ко всему количествусплава Qs+l используется выражениеQs/Qs+l = lk/sl,где sl - вся длина горизонтальной линии.Таким же образом определяется соотношение и состав фаз для сплавов с неограниченнойрастворимостью в твердом состоянии (рис.
10.5б). При температуре и концентрации,отвечающим т. k, сплав состоит из из кристаллов твердого раствора и жидкой фазы. Дляопределения состава жидкой фазы через т. k проводится горизонталь до пересечения слиниями ликвидус и солидус, а проекции точек l' и s' на ось концентраций показывают составжидкой и твердых фаз. Соотношение фаз определяется по правилу отрезков:Ql/Qs = sk/lk, или Qs/Qs+l = lk/sl.Правило отрезков может использоваться не только для изучения процесса кристаллизациисплавов, но и для исследования процессов, происходящих в твердом состоянии. Оноприменимо ко всем двухфазным сплавам независимо от их агрегатного состояния.Отсюда следует, что при охлаждении состав жидкой фазы меняется по линии ликвидус,твердой фазы - по линии солидус.Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердомсостоянии.Компоненты: А, В.
Фазы: жидкость L, твердые растворы и . Оба компонентанеограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно в твердом и не образуютхимических соединений. При этом ограниченная взаимная растворимость в твердомсостоянии может меняться с изменением температуры (рис. 10.6).При медленном охлаждении сплавов и высокой степени диффузии вторичная фазавыделяется по границам зерен, образуя сетку. Ускоренное охлаждение не дает развитьсядиффузии и вторичные фазы выделяются внутри зерен в виде дисперсных включений.Этот тип диаграмм очень важен в практическом отношении, так как входит в состав сложныхдиаграмм таких широко распространенных промышленных сплавов, как Fe-C, Al-Cu и др.Выше линии GCH (линия ликвидус) на диаграмме расположена область однородногожидкого раствора.
Линия GECDH (линия солидус) соответствует температурам концазатвердевания.Линия ECD называется линией эвтектического превращения, а точка С - эвтектическойточкой. При достижении температуры, соответствующей линии ECD, происходитэвтектическая реакция - из жидкости выделяется смесь кристаллов обоих твердых растворовПри понижении температуры сплава IV ниже т. 3 кривой DF происходит распад твердогораствора с выделением вторичных кристаллов твердого раствора.Этот процесс происходит в твердом состоянии и называется вторичной кристаллизацией вотличие от первичной, которая происходит при затвердевании сплавов.На рис. 10.6 приведена последовательность образования структур сплавов I, IV и III.Диаграмма состояния сплавов с перитектическим превращениемОба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно в твердом иобразуют механические смеси в результате перитектической реакции.Перитектическим называется превращение, когда жидкая фаза, взаимодействуя припостоянной температуре с ранее выпавшими кристаллами твердой фазы, образует новый видкристаллов.Диаграмма с перитектическим превращением приведена на рис.
10.7.На этой диаграмме линия АВС является линией ликвидус, линия АECD - линией солидус,ВЕD - линия перитектического превращения.Рассмотрим кристаллизацию и охлаждение сплава состава I. В точке 1 из жидкости выпадаюткристаллытвердого раствора. По достижении линии перитектического превращениясостав кристалловсоответствует точке D, жидкости - точке В. В результатевзаимодействия жидкой и твердой фаз образуется третья фазасоответствует точке Е.
Механизм образования, состав которойфазы можно представить схемой. Это и есть перитектическое превращение.В сплавах состава II при температуре перитектического превращения количество жидкойфазы больше, чем необходимо для образования кристаллов фазы состава,соответствующего точке Е. Оставшаяся в избытке жидкая фаза в интервале температур 2-3кристаллизуется в фазу.Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения.Химическое соединение характеризуется строго определенным соотношением компонентов,что отображается на диаграмме состояния вертикальной линией, пересекающей оськонцентраций в точке, отвечающей соотношению компонентов в химическом соединении(рис.
10.8).При образовании в сплаве химических соединений они играют роль самостоятельногокомпонента, разделяя общую диаграмму состояния на ряд отдельных диаграмм. Этообъясняется тем, что химическое соединение отличается от образующих его компонентовкристаллической решеткой, свойствами и температурой плавления.Химические соединения могут быть устойчивыми и неустойчивыми. Химическое соединениеустойчиво, если его можно нагреть без разложения до расплавления, и неустойчиво, если принагреве оно разлагается. На рис. 10.8 приведена диаграмма с устойчивым соединением.Диаграмма состояния сплавов, испытывающих полиморфные превращения.Если хотя бы один из компонентов обладает полиморфизмом, то на диаграмме наблюдаютсяпревращения в твердом состоянии. Такими компонентами являются Fe, Ti, Sn, Co, Mn и др.Верхняя часть диаграммы с полиморфными превращениями характеризует первичнуюкристаллизацию, нижняя - вторичную.На диаграмме рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
