10. Диаграмма состояния системы с образованием химического соединения. Диаграмма состав-свойства двойных сплавов (по н.С.Курнакову).

10.1. Диаграммы состояния сплавов, образующих химические соединения. Сплавы, имеющие химическое соединение (рис. 16, б) компонентов А и В, имеют сложную диаграмму состояния. Химическое соединение обозначают А_mВ_n. Это указывает на то, что в данном соединении на m атомов компонента А приходится n атомов компонента В. Число фаз в данной системе три - жидкий раствор, твердый раствор компонента В в компоненте А (фаза α) и твердый раствор компонента А в компоненте В (фаза β). Данная диаграмма как бы составлена из диаграмм для двух систем: компонент А – химическое соединение АmВn, и компонент В – химическое соединение А_mВ_n. В сплавах левее точки С компонента А имеется больше, чем входит в химическое соединение А_mВ_n. Следовательно, в этих сплавах левее точки С образуется эвтектика α+А_mВ_n. В сплавах правее точки С компонента В больше, чем может входить в химическое соединение АmВn. Следовательно, в этих сплавах образуется эвтектика А_mВ_n+β.

10.2. Диаграмма состав—свойство связана с диаграммой состояния. Изучению этой связи посвящены работы Н. С. Курнакова — основоположника физико-химического анализа сплавов.

Рассмотрим каждую пару диаграмм (диаграмму состояния и соответствующую диаграмму состав—свойство) отдельно.

При отсутствии растворимости в твердом состоянии кристаллики каждого металла в сплаве полностью сохраняют свои свойства. Поэтому все свойства сплавов: твердость, электропроводность и др. будут изменяться по прямолинейному закону от металла А до металла В. При таком типе взаимодействия металлов нельзя получить сплав, например, с твердостью большей, чем у металла А или В.

Сплавы с неограниченной растворимостью в твердом состоянии изменяют свои свойства в зависимости от химического состава по криволинейному закону (рис. 39, б). Кривая на диаграмме состав—свойство обычно имеет максимум. Твердость, электросопротивление и т. д. у твердых растворов могут быть выше, чем у чистых металлов.

Если сплавы образуют ограниченные твердые растворы, то в области однофазных твердых растворов свойства изменяются по криволинейному закону, а в области механической смеси твердых растворов — по прямолинейному закону (рис. 39, в). Наибольшая твердость или электросопротивление могут быть у насыщенных твердых растворов а либо В.

Если металлы А и В образуют химическое соединение АтВп, в котором не растворяются ни Л, ни В, то свойства сплавов изменяются по двум участкам ломаной прямой линии (рис. 39, г); причем максимальные свойства (твердость, электросопротивление и т. д.) достигаются у химического соединения. Другие свойства при составе сплава, соответствующем химическому соединению, могут иметь минимум, например пластичность.

Зная характер взаимодействия между двумя металлами и тип диаграммы состав—свойства, можно легче и быстрее определять состав сплава, обеспечивающий наилучшие свойства.