Диаграммы состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы - Характеристика и структурные методы исследования металлов

Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы и эвтектику (рис. 39 и 40).

Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся две фазы: б - или в-твердые растворы и жидкая фаза Ж (рис. 39 и 40).

Линия adceb - солидус. При температурах, соответствующих линии Ас, Из жидкого сплава выделяются кристаллы ос-твердого раствора; а линии Cb- кристаллы [3-твердого раствора (рис. 40, б). Линии Ас И Cb Не только соответствуют температурам начала кристаллизации сплавов различного состава, но и показывают степень насыщения жидкой фазы компонентами А и В

диаграмма состояния (а) и изменение энергии гиббса g в зависимости от состава и температуры (в-д) для сплавов с эвтектическим превращением

Рис. Диаграмма состояния (а) и изменение энергии Гиббса G В зависимости от состава и температуры (в-Д) Для сплавов с эвтектическим превращением

Таким образом, линия Df Характеризует изменение растворимости компонента В в А, а линия Ek - изменение растворимости компонента А в В с изменением температуры; эти линии называют линиями Предельной растворимости.

Сплав, соответствующий точке С (в нашем случае 55 % В), затвердевает при постоянной температуре Td.

Сплавы, в которых происходит одновременная кристаллизация а - и р-фаз при постоянной и самой низкой для данной системы сплавов температуре, называют Эвтектическими.

Структуру, состоящую из определенного сочетания двух (или более) твердых фаз, одновременно кристаллизовавшихся из жидкого сплава, называют Эвтектикой. Эвтектическая структура в условиях сравнительно высоких степеней переохлаждения состоит из мелких кристаллов обеих фаз (а и Р), так как при одновременной кристаллизации их из жидкого сплава рост каждой из них затрудняется (см. рис. 31, Д).

После затвердевания сплавы, лежащие левее точки d, состоят только из кристаллов а-твердого раствора, а сплавы, лежащие правее точки K, - из кристаллов (3-твердого раствора (см. рис. 39, А И 40, б).

Количество жидкой и твердой фаз определяют по правилу отрезков.

Процесс кристаллизации эвтектики протекает при постоянной температуре TQ (см. рис. 40, а), так как согласно правилу фаз при одновременном существовании трех фаз постоянного состава (Жс, Ad И ре) система нонвариантна (С = 2 + 1 - 3 = 0).

Кристаллизация эвтектического сплава протекает при постоянной температуре (см. рис. 40, а), и после затвердевания сплав состоит только из эвтектики (б + в).

Быстрым охлаждением можно подавить распад твердого раствора и переохладить его до низких температур. Процесс нагрева выше линии df (или ek) и последующее быстрое охлаждение, позволяющее задержать выделение избыточной фазы и зафиксировать высокотемпературное состояние, называется Закалкой (без полиморфного превращения).

Зоны ГП или дисперсные частицы избыточной в'- и в-фаз повышают прочность и твердость сплава.

Распад пересыщенного твердого раствора, полученного путем закалки, связанный с упрочнением сплава, называют Дисперсионным твердением, Или Дисперсионным старением.

Образовавшиеся при старении дисперсные частицы избыточных фаз имеют пластинчатое строение.

При нагреве сплава в области б + в-фаз выделения в2 фазы превращаются в сферические и растут. Это приводит к уменьшению межфазной поверхности и понижению свободной энергии. Образование сферических частиц, например, из пластинчатых выделений называют Сфероидизацией, Укрупнение выделений - Коагуляцией.

Коагуляция и сфероидизация частиц упрочняющей фазы сопровождаются разупрочнением сплава и повышением его пластичности.

Термическую обработку, вызывающую полный распад твердого раствора, коагуляцию и сфероидизацию избыточной фазы, а как следствие этого, разупрочнение сплава, называют Отжигом.

Сплавы - твердые растворы имеют низкие литейные свойства (плохая жидкотекучесть, склонность к образованию рассеянной пористости и трещинам). Для получения высоких литейных свойств концентрация компонентов в литейных сплавах должна превышать их максимальную растворимость в твердом состоянии (см. рис. 40, б, точка D) И приближаться к эвтектическому составу (точка С). Эвтектические сплавы обладают хорошей жидко-текучестью, и усадка в них проявляется в виде концентрационной раковины.

Схема ликвации по плотности (К. П. Бунин)

Сплавы, лежащие левее точки D (предельной растворимости в твердом растворе) и состоящие в основном из б-фазы, пластичны и поэтому хорошо прокатываются, куются, штампуются, прессуются и т. д. (см. рис. 40, б). Пластичность сильно снижается при появлении в структуре эвтектики. Поэтому в деформируемых сплавах максимум растворимости при эвтектической температуре (см. рис. 40, точка D) Является верхним желательным пределом содержания компонентов.

Ликвация по плотности.

При кристаллизации сплавов по диаграмме состояния, типа приведенной на рис. 40, нередко можно наблюдать явление, называемое Ликвацией по плотности. Чтобы предупредить ликвацию по плотности, сплав быстро охлаждают, а иногда добавляют третий компонент, кристаллизующийся первым в виде разветвленных дендритов, препятствующих расслоению сплава.

Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы и перитектику.

Диаграмма состояния сплавов с перитектикой приведена на рис. 42. Линия TActB На диаграмме соответствует линии ликвидус, а линия TAdetB - линии солидус.

Линия Cde Называется линией Перитектического превращения.

Похожие статьи




Диаграммы состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы - Характеристика и структурные методы исследования металлов

Предыдущая | Следующая