Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии (механические смеси)

Диаграмма состояния и кривые охлаждения типичных сплавов системы представлены на рис. 2.9.

 

 

Рис. 2.9. Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости

компонентов в твердом состоянии (а) и кривые охлаждения сплавов (б)

 

Проведем анализ диаграммы состояния.

1. Количество компонентов: К = 2 (компоненты А и В).

2. Число фаз: Ф = 3 (кристаллы компонента А, кристаллы компонента В, жидкая фаза).

3. Основные линии диаграммы:

• линия ликвидус acb, состоит из двух ветвей, сходящихся в одной точке;

• линия солидус ecf, параллельна оси концентраций.

4. Типовые сплавы системы:

а) чистые компоненты, кристаллизуются при постоянной температуре, на рис. 2.9б показана кривая охлаждения компонента А;

б) эвтектический сплав − сплав, соответствующий концентрации компонентов в точке с (сплав I). Кривая охлаждения этого сплава аналогична кривым охлаждения чистых металлов (рис. 2.9б).

Эвтектика − мелкодисперсная механическая смесь разнородных кристаллов, кристаллизующихся одновременно при постоянной, самой низкой для рассматриваемой системы, температуре.

При образовании сплавов механических смесей эвтектика состоит из кристаллов компонентов А и В: Эвт. (кр. А + кр. В)

Процесс кристаллизации эвтектического сплава: до точки 1 охлаждается сплав в жидком состоянии. При температуре, соответствующей точке 1, начинается одновременная кристаллизация двух разнородных компонентов. На кривой охлаждения отмечается температурная остановка, т.е. процесс идет при постоянной температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии трех фаз (жидкой и кристаллов компонентов А и В) число степеней свободы будет равно нулю (С=2-3+1=0). В точке 1' процесс кристаллизации завершается. Ниже точки 1' охлаждается сплав, состоящий из дисперсных разнородных кристаллов компонентов А и В;

в) другие сплавы системы аналогичны сплаву II, кривая охлаждения сплава приведена на рис. 2.9б.

Процесс кристаллизации сплава II: до точки 1 охлаждается сплав в жидком состоянии. При температуре, соответствующей точке 1, начинают образовываться центры кристаллизации избыточного компонента В. На кривой охлаждения отмечается перегиб (критическая точка), связанный с уменьшением скорости охлаждения, вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации. На участке 1-2 идет процесс кристаллизации, протекающий при понижающейся температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии двух фаз (жидкой и кристаллов компонента В) число степеней свободы будет равно единице (С=2-2+1=1). При охлаждении состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидус до эвтектического. На участке 2-2' кристаллизуется эвтектика (см. кристаллизацию эвтектического сплава). Ниже точки 2' охлаждается сплав, состоящий из кристаллов первоначально закристаллизовавшегося избыточного компонента В и эвтектики.

Схема микроструктуры сплава представлена на рис. 2.10.

 

а ) б) в)

Рис. 2.10. Схема микроструктур сплавов: а − доэвтектического, б − эвтектического, в − заэвтектического

5. При проведении количественного структурно-фазового анализа конода, проведенная через заданную точку, пересекает линию ликвидус и оси комонентов, поэтому состав твердой фазы или 100 % компонента А, или 100 % компонента В.