Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику

Сплавы, составы которых расположены в областях твердых растворов а и (3 (рис. 1.15), кристаллизуются точно так же, как и сплавы, компоненты которых полностью растворимы в жидком и твердом состояниях.

Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику (растворимость двусторонняя, переменная, увеличивающаяся с повышением температуры)

Рис. 1.15. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику (растворимость двусторонняя, переменная, увеличивающаяся с повышением температуры): I, II, III, IV, V — сплавы; Ж — жидкость; а, (3 — твердые фазы; Л, В, С, Е, Р, Q — точки диаграммы состояния; ха, х] — состав сплава I

Образуются однородные твердые растворы: а на базе компонента Л с атомной решеткой, характерной для этого компонента, и (3 с атомной решеткой компонента В. Предельная концентрация компонента Л в фазе (3 определяется линией FQ и практически не изменяется. Твердый раствор компонента В в Л является ограниченным раствором с переменной растворимостью, которая меняется по линии ЕР в зависимости от температуры. Максимальное содержание компонента В в a-фазе определяется точкой Е и при охлаждении снижается до точки Р.

Рассмотрим превращения сплава I составах!. После полного затвердевания в точке 2 кристаллы имеют состав Xj и сохраняют его до точки 3. При дальнейшем охлаждении концентрация компонента В в твердом растворе уменьшается до состава, соответствующего точке Р.

Определим фазовое состояние сплава I для какой-либо температуры, например для tx. Проведем через точку т горизонтальную линию до пересечения с ближайшими линиями диаграммы состояния (ЕР и FQ); проекции точки пересечения (а, Ьх) на ось концентраций укажут состав фаз, находящихся в равновесии при температуре tx.

Таким же образом можно определить состав фаз, находящихся в равновесии для любой температуры, — правило определения состава фаз.

Количественное соотношение (3- и a-фазы при tx определяется соответственно отрезками am и mbх (в масштабе всего отрезка abx) — правило отрезков.

По мере уменьшения концентрации в твердом растворе компонент В выпадает в виде твердого раствора |3 состава, соответствующего точке Q. Выпадающие кристаллы твердого раствора (3 называются вторичными (так как они выпали из твердого раствора, а не из жидкого) и обозначаются (Зп. Конечная структура сплава I будет состоять из двух фаз — а + (Зи. Сплав III называется эвтектическим (наиболее легкоплавким). Он кристаллизуется с одновременным выделением двух твердых фаз определенной концентрации: твердого раствора ос состава точки Е и твердого раствора (3 состава точки F. Эвтектическая реакция протекает по схеме: Же <-> [«??+ (3f]. При эвтектической реакции одновременно существуют три фазы — жидкая и два твердых раствора, поэтому степень свободы равна нулю и реакция протекает изотермически и при постоянном составе реагирующих фаз. Эвтектические кристаллы а и (3 имеют форму пластин и равномерно чередуются между собой, образуя колонии.

В доэвтектическом сплаве II эвтектическому превращению предшествует выделение кристаллов ос из жидкого раствора в интервале температур точек 4—5. В результате жидкая фаза обогащается компонентом В и охлаждение до температур точки 5 приводит к образованию в сплаве двух фаз определенного состава аЕ+Же. Количество жидкой фазы выражается отрезком 5—Е, а количество твердой фазы — отрезком 5—С.

При эвтектической температуре (точка 5) жидкий раствор превращается в эвтектику состава (ос?+13?). По мере охлаждения из твердого раствора а выделяются кристаллы (3, и при комнатной температуре структура сплава запишется в виде аР+ эвт.(а? + (30).

Для заэвтекгического сплава IV кристаллизация в интервале температур точек 6— 7сопровождается выделением (3-фазы, богатой компонентом В, что приводит к обеднению жидкого раствора этим элементом. Состав выделяющихся кристаллов (3 изменяется от точки 6' до точки F, а состав жидкой фазы — от точки 6 до точки С. При охлаждении до температуры точки 7 произойдет эвтектическое превращение: Же эвт.(а?+ (3?). При комнатной температуре структура сплава будет иметь вид (Зе + эвт.(а? + (3Q).

Все сплавы составов от точки Рдо точки Q содержат структурную составляющую эвтектику; количество ее тем больше, чем ближе состав сплава и эвтектическому.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >