з обмеженою розчинністю компонентів один в одному в твердому стані
Сплави, затвердевающие відповідно до діаграми стану обмежених твердих розчинів, характеризуються тим, що в рідкому стані компоненти розчиняються один в одному необмежено, а в твердому стані утворюють обмежені тверді розчини та евтектику. Такий тип діаграми мають сплави системи: алюміній-мідь, алюміній-кремній, срібло-мідь, свинець-олово і ін
У системах такого типу не утворюються фази, що представляють собою чисті компоненти. З рідкої фази можуть виділятися тільки тверді розчини a і b. p> a-твердий розчин - розчин компонента В в компоненті А, тобто А (В). p> b-твердий розчин - розчин компонента А в компоненті В, тобто В (А). p> Отже, близько вертикалі А розташована область існування a-твердого розчину на основі компонента А. Ця область - А Вў QЕА. Максимальна розчинність компонента В в компоненті А при кімнатній температурі визначається відрізком А Вў Q. Гранична ж розчинність В в А залежно від температури характеризується кривою QЕА.
Близько вертикалі У розташована область b-твердого розчину компонента А в компоненті В (В Вў F Вў FВ). Розчинність компонента А в компоненті В при кімнатній температурі і при температурі до точки F визначається відрізком F Вў У Вў, далі вона змінюється за лінії FВ.
Лінія АСВ є лінією ликвидус, АЕСFВ - лінією солидус.
В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В
Знаючи правило фаз і правило відрізків, можна простежити за процесом кристалізації будь-якого сплаву і визначити структурний і фазовий склади у всіх областях діаграми.
Розглянемо сплав I У точці 1 починається процес кристалізації. З рідкої фази виділяються кристали a-твердого розчину, склад якого змінюється по кривій а-2. Склад рідкої фази при цьому змінюється по кривої 1-в. У точці 2 кристалізація закінчується. Кристали твердого розчину мають склад вихідного рідкого сплаву. Нижче точки 3, що лежить на лінії граничної розчинності, твердий розчин a стає пересиченим і з нього виділяються надлишкові кристали твердого розчину b. Склад твердого розчину a змінюється по лінії 3-Q. Склад виділяється b-фази визначається концентрацією F Вў, а її кількість - відрізками від лінії сплаву 3-4 до кривої 3-Q, віднесеними до відрізка 4-F Вў.
Кристали b, що виділяються з рідини при первинній кристалізації, є первинними і записуються з індексом (b I ) або без нього (B). Кристали, що виділяються з твердого розчину, позначаються b II (b-вторинні). У сплавів з концентрацією лівіше точки Q вторинні виділення b-кристалів відсутні.
Оскільки розчинність компонента А в компоненті В по лінії F-F Вў в даному випадку постійна, то вторинних виділень a-кристалів з b-фази не відбувається.
Розглянемо сплав II. У цьому сплаві нижче точки 5 кристалізується a-фаза. Склад рідкої фази при цьому змінюється по лінії 5-з, а твердою a-фази - по лінії е-Е. У точці 6 рідка фаза має евтектичний склад (точки С) і кристалізується з освітою евтектики при постійній температурі. Склад a-фази в точці 6 визначається координатою точки Е (Е Вў), а склад b-фази - координатою точки F (F Вў).
При охолодженні сплаву II нижче температури точки 6 з a-фази (вільної і входить до складу евтектики) буде виділятися надмірну кількість компонента У у вигляді b II за законом граничної розчинності (лінія ЕQ). При кімнатній температурі склад a-фази буде відповідати точці Q.
Властивості сплавів залежать від типу діаграми стану, складу і структури сплавів. Метод побудови діаграм "склад-властивість" був розроблений Н.С. Курнаковим, що відкрив певну залежність між властивостями сплавів і діаграмою стану.
На рис. 5.6 зображені діаграми "склад-властивості" залежно від виду діаграм стану (по Н.С. Курнакова).
В
Рис. 5.6. Діаграми стану та відповідні їм діаграми В«Склад-властивостіВ»
Аналіз цих діаграм дозволяє зробити наступні висновки:
- для підвищення міцності доцільно застосовувати легуючі
елементи, що утворюють з основним металом тверді розчини або хімічні сполуки;
- сплави із змінною розчинністю легуючого елемента в основному металі можна упрочнять термообробкою;
- в якості ливарних сплавів краще застосовувати сплави, містять евтектику, так як вони мають низькою температурою кристалізації і гарної вологотекучостю;
- однофазні сплави мають кращу зварюваність і корозійну стійкість;
- двофазні сплави краще обробляються різанням;
- ливарні сплави з дендритних структурою краще чинять опір стирання.
Завдання та методичні рекомендації
1. Ознайомитися з діаграмами стану різних типів, вказати в звіті значення ліній і точок діаграми, а також фазовий склад сплавів у різних областях діаграми.
2. У точц...
