Критические точки сплавов

Критическая точка – температура, при которой в сплаве происходят фазовые превращения. Критические точки определяют по кривым охлаждения сплавов.

В зависимости от характера превращения критические точки имеют собственные имена: ликвидус, солидус, сольвус (табл. 6.1) и др.

Каждая точка диаграммы состояния характеризует строго определенный состав сплава при соответствующей температуре. Точка А (1539 °С) отвечает температуре плавления железа, точка D (≈ 1250 °С) – температуре плавления цементита, точки N (1392 ^оС) и G (910 °С) соответствуют полиморфному превращению Feα↔Feγ.

Таблица 6.1

Виды критических точек сплавов

Название точки (обозначение)	Фазовое превращение при охлаждении (нагревании)	Примечания
Ликвидус	L↔ТВ Начало выпадения твердой фазы в жидком расплаве (конец расплавления твердой фазы)	Для чистых компонентов и эвтектических сплавов точки ликвидус и солидус совпадают
Солидус	L↔ТВ Конец выпадения твердой фазы в жидком расплаве (начало расплавления твердой фазы)
Сольвус (точка вторичной кристаллизации)	ТВ↔ТВ + ТВII Выпадение вторичной фазы в результате снижении растворимости компонентов сплава в твердом состоянии	Вторичная фаза представляет собой химическое соединение АnBm
Точка Кюри (точка магнитного превращения)	Приобретение ферромагнитных свойств твердым веществом	Не связано с перекристаллизацией. Ni – 360 °C Fe – 768 °C Co – 1150 °C
Точка полиморфного превращения (точка перекристаллизации)	ТВa ↔ТВβ Переход высокотемпературной аллотропической формы в низкотемпературную (переход низкотемпературной аллотропической формы в высокотемпературную)	Для сплавов перекристаллизация проходит в интервале температур

Концентрация углерода (по массе) для характерных точек диаграммы состояния следующая: В – 0,51% С в жидкой фазе, находя-щейся в равновесии с δ-ферритом (Fe_δ(C)) и аустенитом (Feγ(C)), при перитектической реакции и при 1499 ^оС; Н – 0,1% С в δ- феррите при 1490 ^оС; J – 0,16% C – в аустените-перитектике при 1490 ^оС; Е – 2,14% предельное содержание в аустените при 1147 °С; S – 0,8% С в аустените при реакции эвтектоидного превращения 727 °С; Р – 0,02% С – предельное содержание в феррите (Fe_α(C)) при 727 °С.

Линия, соединяющая точки АВСD на диаграмме, – линия ликвидус. Выше этой линии все железоуглеродистые сплавы находятся в жидком состоянии. Линия АHJECF – линия солидус. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии и при дальнейшем охлаждении происходят только процессы, связанные с изменением растворимости углерода в Fe_α и Fe_γ, а также процессы, которые обусловливаются аллотропическим (полиморфным) превращением железа.

Линия АВ указывает температуру начала кристаллизации δ- феррита из жидкого сплава; линия ВС – температуру начала кристаллизации аустенита; линия CD – температуру начала кристаллизации первичного цементита. При достижении температуры 1147 °С ECF (эвтектики) состав жидкой фазы любого сплава, расположенного между точками E и F диаграммы, будет соответствовать точке C (4,3% С). При этой температуре оставшаяся часть жидкой фазы состава 4,3% углерода кристаллизуется с образованием эвтектики – механической смеси кристаллов аустенита и цементита, называемой ледебуритом.

Ниже линии GS происходит полиморфное превращение аустенита в феррит.

Линия SE является линией насыщения и показывает, как изменяется растворимость углерода Fe_γ с изменением температуры. Вследствие уменьшения растворимости углерода в Fe_γ при понижении температуры из пересыщенного аустенита будет выделяться вторичный цементит Ц_II.

Линия PSK 727 °C является линией эвтектоидного превращения. При этой температуре аустенит (А_s) состава точки S (0,8% C) распадается с образованием перлита (П_s): А_s→ П_s→ (Ф + Ц).

Таблица 6.2

Значения точек на диаграмме железо – цементит

Обозначение точки на диаграмме	Температура °С	Концентрация углерода %
А – температура плавления чистого железа	1539	0
Н – предельная концентрация углерода в высокотемпературном феррите	1499	0.1
N – температура аллотропического превращения железа	1392	0
D – температура плавления цементита	1600	6.67
Е – наибольшая концентрация углерода в аустените	1147	2.14
С – точка эвтектики	1147	4.3
G – температура аллотропического превращения железа	911	0
Р – предельная концентрация углерода в низкотемпературном феррите	727	0.02
S – эвтектоидная точка	727	0.8