Інформація про новину
  • Переглядів: 67
  • Дата: 9-05-2021, 00:19
9-05-2021, 00:19

4.2. Діаграма стану подвійних сплавів

Категорія: Матеріалознавство





Попередня сторінка:  4.1. Будова та характеристика сплавів
Наступна сторінка:   4.3. Компоненти і фази у сплавах заліза ...

Вивчивши матеріали цього розділу, учні знатимуть:

• визначення діаграми стану сплаву та її будови;

• визначення точок та ліній ліквідус і солідус;

• вимоги щодо кількісного співвідношення фаз або структурних складових сплавів;

• особливості фазових перетворень, що відбуваються під час охолодження сплаву.

1. Діаграми стану сплавів є графічним зображенням усіх перетворень, які відбуваються у сплавах залежно від температури і концентрації компонентів. Ці діаграми дають змогу визначити температури початку і кінця затвердіння сплавів, їхню структуру для різних температур і перетворень, які відбуваються зі сплавом під час охолодження та нагрівання. Перетворення у сплавах при нагріванні або охолодженні залежать від того, які фази при цьому утворюються.

2. Під фазою розуміють однорідну частину системи, відокремлену від інших поверхнею поділу. Наприклад, однорідна рідина є однофазною системою, а вода з льодом - двофазною. Система може складатися з одного або декількох компонентів: приміром, система залізо - вуглець складається з двох компонентів - заліза і вуглецю, а система нікель - мідь - алюміній - із трьох.

3. Діаграми стану будують за даними експериментів. Для подвійних сплавів діаграму будують у двох вимірах: по осі ординат у вибраному масштабі відкладають температуру, а по осі абсцис - концентрацію. Загальний вміст двокомпонентного сплаву в будь-якій точці абсциси дорівнює 100 %, а крайні ординати відповідають чистим компонентам. Кожна точка на діаграмі стану показує стан сплаву певної концентрації при певній температурі. Таким чином, на осі абсцис кожному сплаву відповідає одна точка і кожна точка характеризує склад лише одного сплаву певної пари елементів.

4. Діаграми стану сплавів будують на основі їх вивчення методами термічного та інших аналізів. Для термічного аналізу готують ряд сплавів із поступово змінним вмістом одного з компонентів (наприклад, 10, 20, ЗО % і т. д.). Серію таких сплавів розплавляють, а потім повільно і рівномірно охолоджують. За допомогою термопари через порівняно невеликі проміжки часу позначають температуру сплаву. За отриманими значеннями будують серію кривих охолодження і нагрівання у координатах температура - час.

5. Маючи достатню кількість кривих охолодження сплавів певної системи, а також кривих охолодження компонентів (які утворюють сплави) і визначивши на них температури початку й кінця фазових перетворень, будують діаграму стану. Для цього одержані критичні температури (точки) слід перенести на ординату відповідних сплавів.

6. Точку, яка відповідає початку кристалізації, називають точкою ліквідус; точку, що відповідає кінцю кристалізації, - точкою солідус. З'єднавши точки, що мають однакову фізичну суть, одержимо діаграму стану досліджуваної системи. Геометричне місце точок ліквідус утворює лінію ліквідус, а геометричне місце точок солідус - лінію солідус. Очевидно, вище лінії ліквідус сплави перебувають у рідкому стані, а нижче лінії солідус - у твердому.

7. Найбільш легкоплавкий сплав системи, первинна кристалізація якого відбувається при сталій температурі, називають евтектичним сплавом, а структуру, яку отримують при кристалізації рідкого розчину евтектичного складу, - евтектикою.

8. Лінія ліквідус за фізичною суттю є лінією насичення, тобто свідчить про насичений склад рідкого розчину. Тому в інтервалі температур кристалізації сплавів рідкий розчин безперервно змінює свій склад, рухаючись по лі-

нії ліквідує. При температурі кристалізації евтектики у всіх сплавів залишок рідкого розчину набуває евтектичного складу і кристалізується евтектика (механічна суміш двох компонентів).

9. Сплави, розміщені ліворуч від евтектичного, називають доевтектичними, а праворуч - заевтек-тичними.

10. За правилом відрізків визначають кількісне співвідношення фаз або структурних складових: у певному сплаві при заданій температурі кількість структурних або фазових складових прямо пропорційна величині протилежних відрізків. Щоб визначити концентрацію компонентів у фазах, через точку, яка характеризує стан сплаву, згідно з правилами відрізків проводять горизонтальну лінію до перетину з лініями, які обмежують цю ділянку; проекції точок перетину на вісь концентрації показують склад фаз.

11. Розрізняють чотири основні типи діаграм стану подвійних сплавів: механічну суміш, твердий розчин із необмеженою розчинністю компонентів, твердий розчин з обмеженою розчинністю компонентів і хімічну сполуку.

12. Діаграма стану 1 типу. На цій діаграмі показано кристалізацію сплавів, обидва компоненти яких необмежено розчинні один в одному в рідкому стані, а в твердому утворюють механічну суміш своїх кристалів. За такою діаграмою кристалізуються подвійні сплави: Pb-Sb, Cr-Mn, N і—Сг тощо.

13. Діаграма стану 2 типу. За цією діаграмою кристалізуються сплави, обидва компоненти яких необмежено розчинні один в одному і в рідкому і в твердому вигляді і не утворюють хімічних сполук (Cu-Ni, Fe-Cr, Ag-Au тощо).

14. Діаграма стану 3 типу. За цією діаграмою кристалізуються сплави, обидва компоненти яких необмежено розчинені один в одному в рідкому вигляді, обмежено розчинні в твердому і не утворюють хімічних сполук (Cu-Au, Cd-Zn, Pb-Sn тощо).

15. Діаграма стану 4 типу. Вона характеризує подвійні сплави, обидва компоненти яких необмежено розчинні один в одному в рідкому стані, а під час тверднення утворюють стійку хімічну сполуку типу AmBn. За діаграмою 4 типу кристалізуються сплави Mg-Zn, Mg-Cu, Fe-Zr, Fe-Nb та ін.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що називають діаграмою стану?

2. Як будують двокомпонентну діаграму стану сплаву?

3. Дайте визначення правила фаз.

4. Чим відрізняються чотири основні типи діаграм стану?

5. Як називають основні лінії на діаграмі?

6. Як називають графічне зображення перетворень, які відбуваються у сплавах, залежно від температури і концентрації компонентів?

7. Яку назву має однорідна частина системи?

8. Як називають температуру початку первинної кристалізації?

9. Яку назву має лінія на діаграмах стану сплавів, коли тверднуть останні краплі рідини?

10. Який найбільш легкоплавкий сплав системи?

11. Як називають структуру, яку отримують при кристалізації рідкого розчину при сталій температурі?

12. Яку назву має діаграма стану, обидва компоненти якої мають необмежену розчинність один в одному як у рідкому, так і в твердому станах?

 

 

Це матеріал з підручника "Матеріалознавство та технологія металів" Власенко 2019

 



Попередня сторінка:  4.1. Будова та характеристика сплавів
Наступна сторінка:   4.3. Компоненти і фази у сплавах заліза ...



^