§ 7. Правило відрізків.

Для характеристики будови сплаву часто потрібно не тільки якісне, але й кількісне визначення складових. Наприклад, доэвтектические сплави Pb - Sb при кімнатній температурі все будуть мати кристали Pb і эвтектику, але кількість цих складових буде по-різному, тому й властивості їх також будуть різні.

Для кількісного визначення користуються правилом відрізків.

Для визначення кількості рідкої й твердої фази сплаву по діаграмі варто надійти в такий спосіб:

1. П ровести лінію сплаву заданий^-ний концентрації;

2. При заданій температурі про^-вести горизонтальну лінію (ізотерму, каноду) до пересече-ния з лініями діаграми, ог-раничивающими дану обла-сть;

3. Знайти крапки перетинання з-терми з лініями діаграми. Визначити сполука рідкої й твердої фази.

4. Співвідношення між рідкою й твердою частинами сплаву буде назад пропорційно відрізкам, на які лінія сплаву ділить ізотерму:

=

5. Тоді кількість твердої фази визначається по формулі:

= ,

а кількість рідкої фази:

=

=100%

§8. Діаграма стану другого типу

(для випадку повної взаємної розчинності)

Ця діаграма характерна для сплавів з необмеженою розчинністю компонентів як у рідкому, так і у твердому стані. Для цих сплавів характерне утворення необмежених твердих розчинів.

Рис.

Лінія АmВ – лінія ліквідус, лінія АnВ – солідус. Вище лінії АmВ всі сплави перебувають у рідкому стані. Між лініями ліквідус і солідус всі сплави перебувають у двофазному стані – ж + кристали твердого розчину . Перетворення це відбувається з виділенням тепла, тому вповільнення швидкості охолодження на кривій охолодження. Після затвердіння нижче т. 2 відбувається охолодження твердого розчину, що протікає вже більш швидко. Сполука твердої фази змінюється по лінії солідус, а рідкої - ліквідус.

При затвердінні твердих розчинів сплав має дендритна будова. Центральні частини кристала (осі перших порядків), що утворяться при більше високих температурах, будуть найбільш багаті тугоплавким компонентом, а периферійні частини й осі вищих порядків - збагачені менш тугоплавким. Для вирівнювання концентрації по об'єму потрібна дифузія атомів усередині кристалів. Дифузійні процеси в реальних умовах охолодження протікають повільно, тому сполука в різних місцях кристала не встигає вирівнюватися.

Розходження сполуки в тому самому кристалі наз. дендритною або внутрікристалічною ліквацією.

Чим більше відстань між лініями ліквідус і солідус, тим більше можлива дендритна ліквація сплаву.

Дендритну ліквацію можна в значній мірі усунути шляхом нагрівання сплаву у твердому стані до температур отжига, у результаті чого виходить однорідна зерниста структура.

§ 9. Діаграма стану III типу (для випадку обмеженої розчинності компонентів у твердому стані)

Обмежена розчинність найбільше часто зустрічається в металевих сплавах.

При утворенні обмежених твердих розчинів розрізняють два типи діаграм: з эвтектическим перетворенням і з перитектическим.

Діаграма стану сплавів, що утворять обмежені

тверді розчини й эвтектику.

Р ис.

Лінія АСВ - ліквідус

АДСКВ - солідус

ДСК - эвтектического перетворення

Крапка Д - гранична розчинність компонента В у А

Лінія ДМ - зміна розчинності В у А

Крапка ДО - гранична розчинність А в У

Лінія КN зміна розчинності А в У

Крапка З - крапка эвтектического перетворення

Э А(В) В(А)

Кристалізація сплаву I іде подібно кристалізації сплавів по діаграмі II типу. У результаті виходить однорідний твердий розчин А(В). Кристалізація сплаву III іде аналогічно кристалізації сплавів по діаграмі I типу. У результаті сплав має надлишкові кристали + эвтектику .

Розглянемо кристалізацію сплаву II. Від т.1 до т.2 в інтервалі температур з рідини виділяються кристали твердого розчину . У т.2 кристалізація закінчується й від т.2 до т.3 іде охолодження сплаву.

При температурі т.3 у сплаві починається вторинна кристалізація. Внаслідок того, що розчинність У в А міняється по лінії ДМ, нижче т.3 не може розчинитися стільки компонента В скільки його перебуває в сплаві. Ця надлишкова частина компонента стає розчинником і утворяться кристали твердого розчину . Вторинні кристали, виділяючись із твердого розчину, розташовуються по границях зерен або усередині самого зерна. В эвтектике ці вторинні кристали зливаються з первинними й при мікродослідженні не виявляються.

Якщо розчинність компонентів зі зниженням температури не змінюється, то вторинних кристалів не утвориться.

Діаграма стану сплавів, що утворять

обмежені тверді розчини й перитектику.

Утворення твердого розчину можливо не тільки з рідини , а й за допомогою взаємодії рідкої й твердої фаз. Такий процес утворення нової фази наз. перитектическим, а температура, при якій він відбувається – перитектической.

Р

III

ис.

Лінія АСВ - лінія ліквідус, АКДВ - солідус, КЕ й ДF - лінія розчинності компонентів(залежно від температури не змінюється).

Розглянемо кристалізацію перитектического сплаву I1. У т.1 з рідини починають випадати кристали твердого розчину .Концентрація рідини міняється по лінії СВ, а -розчину по лінії ВД. По досягненні температури т.До відбувається перитектическая реакція:

Для сплавів находящихся між крапками С и К перитектическая реакція відбувається при надлишку рідини:

Тому після перитектической реакції кристалізація не закінчується й сплав має двофазну будову: . При подальшому зниженні температури з рідини кристалізується твердий розчин . Після затвердіння структура сплаву буде складатися тільки із твердого розчину .

Для сплавів між т.К и т.Д перитектическая реакція проходить при надлишку :

У результаті після затвердіння сплави будуть мати структуру складається з . Розміри й форма кристалів і і їхнє взаємне розташування залежить від умов кристалізації. Найбільше часто ця структура складається з розвинених кристалів, що чергуються, і й наз. перитектикою. Перитектическое перетворення характерно для сплавів заліза з вуглецем, міді із цинком.