- •1 Строение и свойства металлов и сплавов
- •1.1 Общие сведения о металлах. Металлическое состояние вещества. Атомно-кристаллическое строение металлов
- •1.2 Строение реальных металлов
- •1.3 Методы исследования металлов
- •2 Структурные методы исследования.
- •1 Физические методы исследования.
- •2 Механические методы исследования (испытания).
- •Участки 1-2 и 4-5 – переход металла из одного состояния в другое.
- •1.5.1 Энергетические условия процесса кристаллизации
- •1.5.2 Механизмы процесса кристаллизации
- •1.6 Форма кристаллов. Строение металлического слитка
- •1.7 Строение сплавов
- •Механические смеси
- •Твердые растворы
- •Химические соединения
- •1.8 Диаграммы состояния сплавов
- •1.8.1 Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых практически нерастворимы в твердом состоянии (диаграмма 1го рода) Общий вид диаграммы представлен на [6, рис. 12, б и 13].
- •Т аким образом:
- •1.8.2 Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (2 города)
- •Диаграмма с эвтектикой
- •Диаграмма с перитектикой
- •Для сплавов, лежащих левее т.К, будем иметь избыток -твёрдого раствора:
- •1.8.4 Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют химическое соединение (диаграмма 4-го рода)
- •1.8.5 Диаграммы состояния сплавов, претерпевающих превращения в твердом состоянии
- •1.8.6 Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
Т аким образом:
Используя правило фаз и правило отрезков, можно выявить особенности кристаллизации любого сплава данной системы. Например, в сплавах I и III кристаллизация начинается в точке 1 и заканчивается в точке 2. В процессе кристаллизации образуются кристаллы А (или В). Интервал 1-2 представляет температурный интервал кристаллизации сплавов, т.е. кристаллизация этих сплавов происходит при уменьшении температуры. Это подтверждается правилом фаз: С1-2 = 2–2+1=1, что соответствует перегибу на кривой охлаждения сплава в точке 1 (см. рис.13). Состав жидкости при кристаллизации сплавов, согласно правилу отрезков, будет изменяться по линии 1-С. Таким образом, можно заключить, что по достижении температуры, соответствующей линии DCE (точка 2), все сплавы данной системы будут иметь одинаковый состав жидкости (точки С).
Линия DCE – линия эвтектического превращения. При этой температуре все сплавы данной системы будут претерпевать эвтектическое превращение, которое заключается в том, что жидкость состава точки С будет кристаллизоваться с образованием двух твердых фаз: кристаллов А и кристаллов В (Ж С АD + ВЕ).
Образовавшиеся твёрдые фазы составляют мелкодисперсную механическую смесь – эвтектику.
Согласно правилу фаз С2-2’ = 2–3+1=0, эвтектическое превращение происходит при постоянной температуре (температурная остановка 2-2’ на кривой охлаждения сплавов, см. рис.13).
На рисунке [6, рис.13] схематически дано также строение (структура) кристаллизующихся и закристаллизовавшихся сплавов I и III. Показаны первичные выделения кристаллов из жидкости и образование механической смеси кристаллов А + В.
Сплав II будет находиться в жидком состоянии до температуры, соответствующей линии DCE. При достижении этой температуры в сплаве будет происходить нонвариантная эвтектическая кристаллизация с образованием эвтектики. Сплав I называется доэвтектическим, сплав II – эвтектическим, а сплав III – заэвтектическим.
1.8.2 Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (2 города)
Диаграмма состояния сплавов данной системы изображена на рисунке [6, рис.14]. В этих сплавах возможно существование только двух фаз – жидкого раствора L и твёрдого раствора . Выше линии ликвидус (AmB) сплавы находятся в жидком состоянии (L), ниже линии солидус (AnB) – в твёрдом (), между линиями – в двухфазном (L+).
Кристаллизация любого сплава данной системы проходит одинаково: начинается в точке 1 выделением из жидкости кристаллов твёрдого раствора и заканчивается в точке 2.
Диапазон 1-2 – температурный интервал кристаллизации (С1-2=2–2+1=1 – моновариантное превращение).
В диапазоне кристаллизации сплавы имеют переменный состав жидкости и кристаллов. Состав жидкости меняется по линии ликвидус от точки 1 до точки i, состав кристаллов меняется по линии солидус от точки S до точки 2.
При росте кристалла его состав будет изменяться. Явление неоднородности химического состава кристалла называется внутрикристаллической ликвацией.
Ликвация тем больше, чем больше температурный интервал кристаллизации сплава.
1.8.3 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной
растворимостью компонентов в твердом состоянии (3 города)
Различают две разновидности указанных диаграмм: