- •Донбаський державний технічний
- •Диаграмма. Состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •Диаграмма. Состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии с эвтектикой
- •Классификация и маркировка легированных сталей
- •Общие указания
- •Классификация легированных сталей
- •Маркировка легированных сталей
- •Вопросы для самоконтроля
- •Рекомендованная литература
Диаграмма. Состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
Вспомним, что полная взаимная растворимость в твердом состоянии возможна лишь для металлов с однотипными (изоморфными) и близкими по периодам кристаллическими решетками, образующих при сплавлении непрерывный ряд твердых растворов замещения. Соответствующая этому случаю диаграмма представлена на рис. I.
Имеем: компоненты А ( например, Сu ) и В ( например, Ni); фазы - жидкий раствор Ж и твердый раствор α.
Поле диаграммы разделено на три области фазового состояния, разделяемые линиями tACtB и tADtB. Линия tACtb представляет собой геометрическое место то ликвидус и называется линией ликвидуса.
Выше этой линии все сплавы находятся в жидком состоянии. ЛинияtADtB - геометрическое место точек солидус - называется линией солидуса, ниже которой все сплавы находятся в твердом состоянии. Область между этими линиями соответствует равновесию жидкости и кристаллов твердой фазы.
Вначале получают кривые охлаждения для чистых компонентов, а затем для сплавов различного состава.
Кривая I получена при охлаждении компонента А ( Сu ). Выше температуры tА (для меди - 1086°С ) металл находится в жидком состоянии. Кристаллизация начинается при этой температуре через промежуток времени τ1 и заканчивается в момент τ2 . Согласно правилу фаз, имеем: компонент I ( металл А ), фазы 2 ( жидкий металл и кристаллы А ), следовательно, С = К - Ф + 1 = 1 - 2 + 1= 0, т.е. кристаллизация должна происходить при постоянной температуре. Ниже температуры tA происходит только охлаждение образовавшихся кристаллов компонента А. Аналогичные процессы происходят и при охлаждении компонента B.
Сплав II, содержащий, например, 60 % компонента B ( Ni ) и 40 % компонента A ( Сu ) выше температуры t1 ( точка l1 на линии ликвидуса ) находится в состоянии однородного жидкого раствора. При этой температуре жидкий раствор становится насыщенным по отношению к α-фазе и начинается кристаллизация, сопровождающаяся уменьшением скорости охлаждения. В интервале температур t1-t2 находятся две фазы: насыщенные жидкий и твердый растворы. Поскольку в данном случае количество компонентов К = 2, то С = 2 - 2+1 = 1, из чего следует, что кристаллизация сплава должна происходить в интервале температур. В этом состоит существенное отличие процесса кристаллизации двухкомпонентных сплавов от процесса кристаллизации чистых компонентов, происходящего при постоянной температуре.
__________________________________________________
При температуре t2 ( точка S2 на линии солидуса ) кристаллизация сплава заканчивается, и ниже ее никаких превращений не происходит.
Аналогичные процессы происходят и при охлаждении всех других сплавов, образованных компонентами А и В.
Следует усвоить, что в процессе кристаллизации изменяются химический состав ( концентрация ) фаз и количество каждой «вы. Пользуясь диаграммой состояния, можно в той области диаграммы, где существует две фазы, определить их состав и относительные количества при любой температуре. Для этого необходима использовать правила отрезков.
Запомните, что первое правило отрез -: о в применяет для определения состава фаз. Так, например, для того, чтобы в сплаве П ( рис. I ) определить составы жидкой и твердой фазы при температуре Ь черв» точку К характеризующую состояние сплава при этой температуре, надо пролети горизонтальную линию - коноду до пересечения с линями, ограничивающими данную двухфазную область. Проекция точки пересечения коноды с линией ликвидус l на ось концентраций – точка I - показывает состав жидкой фазы, а проекция точки пересечения S к он оды с линией оолндус на эту ось - точка S` состав твердой фазы.
Из рис. I видно, что состав первых кристаллов твердого раствора α, образовавшихся при температуре t1 , отвечает точке S`1 , а последних г при температуре t2 - точке S`2 , т.е. вменяется в соответствии с линией солидус на участке l1- l2. Состав жидкой фазы изменяется при этом от l1- в начале кристаллизации до l2. в конце, т.е. в соответствии с линией ликвидус на участке l1- l2.
Это может быть записано в виде:
(Индекоы S и l при буквах α и β указывают состав твердой и жидкой фаз соответственно при заданной температуре t).