Диаграмма состояний сплавов, образующих в
ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Химическое соединение образуется при определенном составе сплава, что выражается формулой, например АmВn. Химическое соединение имеет свою, отличную от элементов, составляющих сплав, кристаллическую решетку. В связи с этим химическое соединение ведет себя в сплаве как самостоятельный компонент. Поэтому диаграмму, представленную на рис.11, следует рассматривать состоящей из двух отдельных диаграмм: А – АmBn и АmBn – В, рассмотренных выше.
Рис.11. Диаграмма состояния сплавов, образующих в твердом
состоянии химическое соединение
Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями компонентов
Полиморфизм – свойство некоторых металлов иметь различные типы кристаллических решеток при разных температурах.
Если хотя бы один из металлов, образующих сплав, претерпевает полиморфное превращение, то в сплавах наблюдается перекристаллизация в твердом состоянии.
Диаграмма состояния сплавов компонентов А и В на рис.12 показывает, что данная диаграмма состоит как бы из двух диаграмм. Высокотемпературные полиморфные модификации элементов А и В неограниченно растворимы друг в друге и образуют неограниченный твердый раствор .
Рис.12.
Диаграмма состояния сплавов с полиморфным
превращением
Подобную диаграмму мы уже анализировали (см.рис.2) и указывали возможные термические обработки. Твердый раствор при достижении температуры tЭ испытывает эвтектоидное превращение. Формула эвтектоидного превращения имеет вид
(эвтектоид) . (4)
Механическая смесь твердых фаз, образовавшаяся из твердой фазы определенного состава при постоянной температуре, называется эвтектоидом.
Низкотемпературные модификации А и В образуют ограниченный твердый раствор .
В сплавах с полиморфным превращением можно провести диффузионный отжиг, рекристаллизационный отжиг, отжиг для измельчения зерна, закалку и отпуск, как это показано на рис.13 для сплава I.
Литой сплав I имеет дендритную структуру (рис.13а), для устранения которой проводят диффузионный отжиг. Как указывалось выше, при диффузионном отжиге сплав нагревают до очень высоких температур и проводят длительную выдержку, в результате чего достигается устранение дендритной структуры, но при этом появляется другой дефект – происходит укрупнение зерна (рис.13б). Наличие крупнозернистой структуры ухудшает технологические свойства сплава, снижает сопротивление разрушению в области отрицательных температур. Так как в сплаве I протекают фазовые превращения, можно провести отжиг для измельчения зерна.
Отжиг проводится при температуре, незначительно выше температуры 3 (на 30-50 оС). При нагреве произойдет изменение в строении сплава. При температуре 3 сплав будет иметь мелкозернистую структуру -твердого раствора. Последующее медленное охлаждение приведет к получению исходной мелкозернистой структуры (рис.13в). Такую термическую обработку называют полным отжигом. При отжиге с нагревом выше точки 4, но ниже точки 3 (неполный отжиг) будет измельчен только эвтектоид (А+), а зерно -твердого раствора останется крупным. При нагреве сплава I ниже точки 4 измельчение структуры невозможно.
Сплав I можно подвергнуть закалке. При нагреве несколько выше точки 3 сплав будет иметь структуру твердого раствора , в котором (в решетке В) растворено количество компонента А, определяемое отрезком 5В. При быстром охлаждении диффузионные процессы подавляются, происходит бездиф-фузионное полиморфное превращение высокотемпературной модификации В в низкотемпературную В. Образование эвтектоида не произойдет, образуется пересыщенный -твердый раствор (в - твердом растворе растворено количество А, определяемое отрезком 5В, вместо нормальной растворимости сВ). Пересыщенный твердый раствор, образующийся при закалке с бездиф-фузионным полиморфным превращением высокотемпературной модификации в низкотемпературную, называют мартенситом (рис.13г). После закалки проводят отпуск с нагревом сплава не выше эвтектоидной температуры 4. В результате отпуска получается структура, обеспечивающая требуемый уровень свойств (рис.13д).
