- •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
Диаграмма с эвтектикой
Диаграмма с перитектикой
Рассмотрим первую разновидность [6, рис.16].
Фазы в сплавах:
Жидкость (L).
-твёрдый раствор компонента В в решётке компонента А.
-твёрдый раствор компонента А в решётке компонента В.
Линия ECF – линия ликвидус, EDKF – линия солидус, DCK – линия эвтектического превращения, DM и KN – линии предельной растворимости одного компонента в решётке другого. Сплавы между точками D и K будут кристаллизоваться аналогично сплавам первого рода с образованием эвтектики. Сплавы левее точки D и правее точки К кристаллизуются аналогично сплавам второго рода с образованием твёрдого раствора или .
В диаграмме с перитектикой [6, рис.15]. CPE – линия ликвидус, CFKE – линия солидус, FKP – линия перитектического превращения, FN и KM – линии предельной растворимости. Сплавы левее т.F и правее т.P кристаллизуются аналогично сплавам второго рода. Сплавы, лежащие между точками F и P, будут претерпевать перитектическое превращение: ЖР + F К (кристаллы -твёрдого раствора взаимодействуют с жидкостью, образуя новую фазу – твёрдый раствор ).
Для сплавов, лежащих левее т.К, будем иметь избыток -твёрдого раствора:
Ж + + изб.
Для сплавов, лежащих правее т.К, будем иметь избыток жидкости:
Ж + +Ж изб.
Перитектическое превращение происходит при постоянной температуре (С2-2’= 2-3+1=0 – температурная остановка 2-2’ на кривой охлаждения).
1.8.4 Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют химическое соединение (диаграмма 4-го рода)
Химическое соединение может быть устойчивым, т.е. не разлагаться до плавления, и неустойчивым, которое разлагается при определённой температуре.
В сплавах с химическим соединением фазами являются:
Жидкость
Компонент А (чистый)
Компонент В (чистый)
Соединение Аn Вm
Устойчивое соединение рассматривается как компонент в диаграмме состояния, поэтому диаграмма состояния с устойчивым химическим соединением рассматривается как сложная, состоящая из двух:
А–Аn Вm и В–А n Вm.
Устойчивое соединение может по-разному взаимодействовать с компонентами сплавов, образуя различные виды сплавов [6, рис.17]. В месте соединения двух диаграмм получается точка перелома (точка С) на линии ликвидус, указывающая на образование устойчивого химического соединения при определённой концентрации компонентов А и В.
1.8.5 Диаграммы состояния сплавов, претерпевающих превращения в твердом состоянии
Существуют следующие виды превращений:
Изменение растворимости компонента [6, рис.18, а]. Линия FM – линия изменения растворимости компонента В в компоненте А. Из решетки компонента А при охлаждении будет выделяться компонент В в результате уменьшения его растворимости.
Аллотропическое превращение одного или двух компонентов (изменение типа решетки) [6, рис.18, б].
Упорядочение твердых растворов.
1.8.6 Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
Связь между свойствами сплава его составом и структурой установил академик Курнаков и представил в виде диаграмм «состав – свойства» [6, рис.19].
У сплавов первого рода свойства изменяются линейно.
У сплавов второго рода свойства изменяются нелинейно.
У сплавов третьего рода свойства в интервале концентраций, отвечающему однофазному состоянию, изменяются по криволинейному, а в двухфазной области диаграммы – по прямолинейному закону.
У сплавов четвертого рода наблюдается резкое изменение свойств при образовании химических соединений.
