§ 4. Диаграммы состояния сплавов

i Зависимость агрегатного или фазового состояния сплавов от jix состава и температуры определяют экспериментально нахожде­нием критических точек превращений в сплавах по кривым нагрева ’охлаждения). По полученным данным строят диаграммы состояния, сражающие связь между состоянием сплавов, их составом и тем- 1ературой, а также фазовые превращения, происходящие в сплавах щи нагреве и охлаждении.

1. Диаграмма состояния сплавов — твердых растворов. На inc. 1.5 приведена диаграмма состояния сплавов, компоненты ко­торых А и В обладают неограниченной растворимостью одного ч другом. По вертикали располагают шкалу температур, по гори­зонтали — ось концентраций компонентов. При таком построении диаграмма отражает состояние сплава „:Юсой концентрации при любой температуре.

Диаграмма состояния сплавов — твердых растворов состоит hj двух линий: верхней — ликвидус (от лат. liquidus — жидкий) и нижней — солидус (solidus — твердый). Выше линии ликвид\с .шлавы находятся в однофазном жидком состоянии, между лини- 'Iмп ликвидус и солидус — в двухфазном состоянии (кристаллы твердого раствора и жидкость) и ниже линии солидус — в одно- iiiiiioM твердом состоянии: состоят из зерен твердого раствора компонентов А и В. Как видно из диаграммы, сплавы—твердые кч'воры в отличие от чистых компонентов затвердевают и плавятся интервале температур между линиями ликвидус и солидус. В слу- ^:ме ограниченной растворимости компонентов на диаграмме со- лонипя ниже линии солидус будет еще одна линия, отражающая ■ту растворимость.

2. Диаграмма состояния сплавов-смесей. Сплавы-смеси также

• лтердевают и плавятся в интервале температур между линиями ликвидус АСВ (рис. 1.6) и солидус DCF. И только сплав //, соот- мектиующий концентрации точки С, плавится, как и чистые ком­поненты, при постоянной температуре. После затвердения этот | плав состоит из смеси мелких зерен обоих компонентов А и В. !.|кли смесь называется эвтектикой (5), сплав с такой структурой— •wч'ктическим, а точка С — эвтектической точкой. Соответственно •планы, расположенные левее точки С, называются доэвтектиче-

*иин, правее —заэвтектическими.

100% A 75

SO

25

Рис. 1.6. Диаграмма состояния сплавов- смесей

Рис. 1.5. Диаграмма состояния сплавов - твердых растворов

^атнердевание доэвтектического i.-глава |/ начинается в точке 1 ма линии ликвидус АС выпадением кристаллов избыточного компо-

цента А. Поэтому в интервале между точками / и 2 жидкая фаза сплава обедняется компонентом А и соответственно обогащается компонентом В. При температуре точки 2 сплав состоит из кристал­лов компонента А и жидкой фазы, концентрация которой достигла эвтектического состава, и поэтому затвердевает с образованием эвтектики (рис. 1.6).

Процесс затвердевания заэвтектического сплава /// отличается от рассмотренного тем, что в нем на линии ликвидус СВ в точке 3 начинают выделяться кристаллы компонента В. Поэтому после

затвердевания (точка 4) струк­тура такого сплава состоит из кристаллов В и эвтектики (рис. 1.6).

При нагревании сплавов рас­смотренные процессы происхо­дят в обратном порядке.

3. Связь диаграмм состояния сплавов с их свойствами. Прак­тическая ценность диаграмм со­стояния еще и в том, что, отра­жая агрегатное и фазовое со­стояние сплавов, они отражают также изменение их свойств.

Рис. I 7. Связь диаграмм состояния сплавов с их свойствами

Ь

Впервые эту связь установил и изучил Н. С. Курнаков и пред­ставил ее в виде диаграмм «со­

_став _ свойства» (рис. 1.7). Например, если компоненты сплава образуют механические смеси, то свойства этих сплавов (твер­дость, электропроводность и др.) изменяются по закону прямой линий (рис. 1.7,а). В сплавах — твердых растворах эти свойства изменяются по кривой с максимумом или минимумом (рис. 1.7,6).

Установлено также, что твердые растворы обладают повышенной пластичностью, поэтому сплавы с такой структурой хорошо обра­батываются давлением. Наличие эвтектики в сплавах, наоборот, делает их более хрупкими, но улучшает литейные свойства.