Изучение диаграмм состояния двойных сплавов

Учение о равновесных диаграммах металлических систем, характеризующих различные состояния сплавов в зависимости от температуры и состава, имеет большое значение.

Умея читать диаграмму состояния можно представить полную картину образования сплава, его переход из жидкого состояния в твердое, процессы перекристаллизации в твердом состоянии, можно определить оптимальную температуру заливки сплава, оценить его жидкотекучесть, определить склонность к ликвации.

Еще большее значение диаграммы состояния имеют для термической обработки сплавов. В этом случае по ним можно определить какую термическую обработку может воспринимать данный сплав и какие температурные режимы будут для него более рациональными.

Таким образом, диаграммы состояния двойных и более сложных систем показывают графически, как с изменением химического состава и температуры изменяется структура, количество и состав фаз, находящихся в равновесии.

Любая точка диаграммы состояния сплава показывает:

1 Химический состав сплава;

2 Температуру сплава;

3 Фазовый состав сплава;

4 Структуру сплава.

Из диаграммы (рис. 15) видно, что выше заштрихованных областей (выше линии ликвидуса) сплавы находятся в жидком состоянии. Линия ликвидус – линия начала затвердевания сплавов. Ниже заштрихованных областей (ниже линии солидуса) все сплавы находятся в твердом состоянии. Линия солидус – линия окончания затвердевания сплава.

Рис. 15. Диаграмма состояния металлов А и В

В заштрихованных областях присутствуют две фазы (жидкая и кристаллы твердой фазы).

Два компонента А и В могут образовывать в рассматриваемой системе три фазы:

1 Химическое соединение А_mB_n, где m и n – простые целые числа.

2 Твердые растворы a и b, где a-твердый раствор на основе компонента А, b-твердый раствор на основе компонента В.

Перечисленные фазы могут находиться как в структурно свободном состоянии, так и в различном сочетании друг с другом, образуя механические смеси.

Предельная растворимость компонентов В в А определяется линией СН. Предельная растворимость компонентов А в В определяется линией FG.

На линии СЕD происходит эвтектическое превращение: жидкий сплав (состава точки Е) превращается в механическую смесь – эвтектику (кристаллы a-твердого раствора точки С + кристаллы А_mB_n точки D).

Эвтектические сплавы являются более легкоплавкими, чем все остальные сплавы данной системы.

На горизонтальной линии KFP происходит перитектическое превращение. Оно заключается в том, что здесь кристаллы А_mB_n путем взаимодействия окружающей их жидкостью образуют кристаллы твердого раствора b.

В некоторых областях диаграммы структурный состав будет отличаться от фазового.

В области 1 образуется только одна фаза – a-твердый раствор.

В области 2 сплавы состоят из кристаллов a-твердого раствора и эвтектики.

В области 3 сплавы состоят из кристаллов А_mB_n и эвтектики.

В области 4 сплавы состоят из кристаллов А_mB_n и b-твердого раствора.

В области 5 образуется только одна фаза – b-твердый раствор.

Применяя правило отрезков, можно количественно определить, сколько имеется процентов той или другой фазы по отношению к общему весу сплава.

Для определения состава и количества фаз в заданном сплаве x при заданной температуре (точка n) нужно провести горизонталь через точку n до пересечения с ближайшими линиями диаграммы, точки пересечения m и будут определять составы фаз, а длины отрезков на проведенной горизонтали дадут соотношения, пропорциональные количеству (весу) фаз:

,

,

.

ЗАДАЧА 10

1 Начертить заданные диаграммы состояния (рис. 16-18).

Рис. 16. Диаграмма для разбора

Рис. 17. Диаграмма для разбора

Рис. 18. Диаграмма для разбора

2 Дать буквенное обозначение всем линиям диаграмм.

3 Сделать фазовый анализ всех областей и определить количественное соотношение фаз при различных температурах.

4 Построить кривые охлаждения. Правильность построения кривых охлаждения проверить, применяя правило фаз.

Практическое занятие № 5

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: