Файл: Технология металлов и конструкционные материалы учебное пособие..pdf

метр атома растворенного элемента имеет малую ве­ личину. При этом атомы растворимого компонента С

располагаются в решетке растворителя между его ато­ мами.

Химическое соединение образуют компоненты, име­

К таким химическим соединениям относятся некото­ рые карбиды, нитриды и гидриды.

Механическая смесь двух компонентов Л и В образу­ ется тогда, когда они не способны к взаимному раство­ рению в твердом состоянии и не вступают в химиче­ скую реакцию с образованием соединения. При этом сплав будет состоять из кристаллов А и В (рис. 25).

56

В этом случае в твердом сплаве будут присутствовать зерна одного чистого металла и рядом с ними зерна другого 'чистого металла.

§ 19. Диаграммы состояния сплавов двух компонентов

Диагра&ша состояния представляет собой графическое изображение фазового и структурного состояния любо­ го сплава изучаемой системы в зависимости от соотно­ шения компонентов и температуры/

Изучение любого сплава прежде всего начинается с построения и анализа диаграммы состояния соответст­ вующей системы, так как диаграмма состояния дает возможность изучать фазы и структурные составляю­ щие сплава. Рассмотрим три основных типа диаграммы состояния сплавов, образующих в твердом состоянии механические смеси, твердые растворы с неограничен­ ной растворимостью компонентов друг в друге и твер­

свинца с различными соотношениями компонентов при­ ведены на рис. 26. В сплаве, содержащем 5% ЭЬи 95%’ РЬ, кристаллизация начинается при температуре 296°С и заканчивается при 246°С, т. е. кристаллизация этого сплава происходит в интервале критических точек 296—246°С. Все другие сплавы, за исключением сплава

с13% Sb, также имеют две критические точки. Нанесем критические точки начала кристаллизации

а\, а2,... и конце ее Ьх Ь2... на диаграмму (рис. 27), в которой по оси ординат откладываем температуру, а по оси абсцисс — количественные соотношения компо­ нентов в процентах. Соединив точки а начала кристал­ лизации, получим кривую АВС, которая называется ликвидус (жидкий). Выше этой линии все сплавы на­ ходятся в жидком состоянии. Соединив точки b конца кристаллизации, получим линию DBE, которая называ­ ется солидус (твердый). Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии.

По линии АВ сплавы с содержанием сурьмы мень­ ше 13% насыщены свинцом, и поэтому по линии АВ на­

57

чинает кристаллизоваться свинец, а по линии ВС спла­ вы с концентрацией больше 13% Sb насыщены сурь­ мой, и по этой линии кристаллизуется сурьма, а в точ­ ке В сплав оказывается насыщенным попеременно то

Рнс. 26. Кривые охлаждения сплавов Sb—Pb:

Рис. 27. Диаграмма состояния сплавов Sb—Pb

свинцом, то сурьмой, которые кристаллизуются одно­ временно.

Механическая смесь двух (или более) разнородных кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жид­

58

кого раствора, называется эвтектикой (легко плавя­ щийся). Поэтому сплавы с концентрацией меньше 13% Sb называют доэвтектическими (рис. 28,6).

Сплав с концентрацией 13% Sb и 87% РЬ имеет эв­

Рис. 28. Схема микроструктуры сплавов:

а — эвтектический; б — доэвтектнческнй; в — заэвт*кти,1!*с.ннй

Рис. 29. Диаграмма состояния сплавов Си—Ni: А С В —лшшя ликвидус; A D B —линия солндус

59

стую структуру имеют эвтектические сплавы, т. е. спла­ вы доэвтектического и заэвтектического состава облада­ ют значительной неоднородностью — ликвацией.

Диаграмма состояния сплавов двух компонентов, образующих в твердом состоянии кристаллические

диффузии концентрация сплава выравнивается. Однако диффузия будет происходить тем полнее, чем медлен­ нее охлаждение. Повышение скорости охлаждения из жид­ кого состояния препятствует диффузии и увеличивает лик­ вацию. Чтобы устранить лик­ вацию в сплавах этого типа, охлажденных с большой ско­ ростью, их необходимо нагреть до температуры несколько ни­ же солидуса и выдержать при

этой температуре.

Сплавы Си—Ni обладают жаростойкостью и высоким электрическим сопротивле­

нием.

Диаграмма состояния спла­ вов двух компонентов, образующих в твердом состоянии твердые растворы с ограниченной растворимостью (тре­ тий тип). На рис. 30 приведена диаграмма состояния сплавов двух компонентов Л и В с различными кристал­

60

еталлизуются твердые растворы внедрения атомов ком­

при понижении температуры по линии DF эти кристал­ лы оказываются насыщенными атомами компонента В, которые, выпадая из твердого раствора а, образуют твердые растворы р. Таким образом, из кристаллов твердого раствора а выпадают кристаллы твердого ра­ створа рвт, т. е. происходит кристаллизация из твердо­ го раствора, которая называется вторичной кристалли­ зацией в отличие от кристаллизации из жидкого раст­

действии с углеродом железо образует химическое со­

61