7. Системи з обмеженою розчинністю компонентів у рідкому стані (монотеїстичного типу)

На рис. 103а показана діаграма стану з розшаруванням рідкого розчину і мопотектичною реакцією. Під куполом кривої ОКМ наступає розшарування рідкого розчину. Утворюється дві рідини різного складу: Ь' і Ь". В інтервалі температур від точки 1 до точки 2 склад рідини Ь' змінюється по лінії 1-0, а склад Ь" - по лінії Г-М. На лінії ОМВ відбувається монотектичне перетворення:

І/'м^ІД+Р.

В інтервалі 2-3 продовжується кристалізація рідини ІД і її склад змінюється по лінії ОЕ. В точці 3 відбувається евтектичне перетворення рідини за реакцією:

Е'е-іє^е > ар+Р_ч

В інтервалі 3-4 структура буде складатись із первинних кристалів р і евтектики (а+р). В процесі охолодження до точки 4 будуть також виділятись включення вторинних фаз (ап і р_м). На рис. 1036 зображена крива охолодження сплаву "X".

Рис. 103. Система з розшаруванням рідкого розчину і монотектичною реакцією: а) діаграма; б) крива охолодження сплаву “х”; в) схеми розшарування рідини при обмеженій розчинності в рідкому стані (1-утворення емульсії; 2-ліквація за питомою

Вагою).

Нарис. ЮЗв зображені схеми розшарування рідини в інтервалі 1-2 під час охолодження сплаву "х". Якщо питомі ваги рідких розчинів мало відрізняються, то утворюється емульсія, а якщо сильно

іпдрізняіоться, то з’являється ліквація за питомою вагою. Подібний і ні! діаграми має система Си-РЬ та інші.

8. Зв'язок між типом діаграм і характером зміни властивостей сплавів

Характер змін властивостей сплавів в залежності від їх складу у випадках утворення механічних сумішів або твердих розчинів підпорядковується правилам Курнакова-Матісена.

Перше правило - при утворенні механічної суміші властивості сплавів в залежності від складу змінюються за законом прямої лінії (рис. 104,а), а складовими механічної суміші можуть бути чисті метали Д і В, тверді розчини і хімічні сполуки.

Друге правило - при утворенні твердих розчинів властивості сплавів мають криволінійну залежність від їх складу (рис. 104,6).

С

Рис. 104. Залежність властивостей від складу сплавів (правила Курнакова-Матісена); а) при утворенні механічної суміші; б) при утворенні твердого розчину.

тупінь зміни властивостей твердого розчину визначається геометричним фактором (різницею в розмірах атомів) і відмінністю в електронній будові компонентів. Чим більша ця різниця, тим суттєвіші зміни властивостей твердих розчинів.

На базі цих правил існує чотири основні закономірності змінений фізико- механічних властивостей сплавів в залежності від типу діаграм стану (рис. 105). Так, у випадку гетерогенної суміші фаз (евтектичної чи евтектоїдної) властивості сплавів змінюються за прямолінійною залежністю адитивно, і їх значення знаходяться в інтервалі значень між властивостями чистих компонентів, що утворюють механічну суміш (рис. 105,а). Якщо ж утворюється безперервний ряд твердих розчинів, то змінення властивостей сплавів відбувається за криволінійним законом (рис. 105,6), причому в даному випадку властивості сплавів (наприклад,

Р

а		5		6			і
							От
л В,			В				/	V
п У			А		УІ	ЗА
	А				/
	/)		е *	і-		? 4		8

з

~%т

%в

ис. 105. Види діаграм стану і закономірності зміни властивостей сплавів.

твердість, коерцитивна сила, питомий електроопір тощо) значно перевищують аналогічні властивості чистих компонентів.

Якщо при взаємодії компонентів утворюються обмежені тверді розчини, то в тій області діаграми, де існують однофазні тверді розчини, властивості змінюються по кривій лінії, а в області двофазній - по прямій лінії адитивно (рис. 105,в).

Якщо в сплавах утворюється тільки хімічна сполука (проміжна фаза постійного складу), то на діаграмі залежності властивостей від складу при концентрації компонентів, що їй відповідає, виникає сінгулярна точка (рис.105,г), тобто максимальна (чи мінімальна) характеристика даної властивості, наприклад, твердості.

Закони Курнакова-Матісена являються дуже важливими для розробки нових сплавів з певними властивостями.

Однак, слід відмітити, що ці правила повністю виконуються лише тоді, коли сплави знаходяться у стані рівноваги. Коли ж фазова рівновага в сплавах відсутня, то можуть бути відхилення від вказаних правил.

Великого практичного інтересу набувають закономірності змінений найважливіших технологічних властивостей сплавів в залежності від їх складу і фазового стану. Так, сплави зі структурою

твердих розчинів добре обробляються тиском і важко - різанням. Ливарні властивості твердих розчинів, як правило, незадовільні.

І снує зв'язок між типом діаграми і ливарними характеристиками сплавів. На рис. 106 показано, що найкращу рідиннотекучість і найменшу усадку мають евтектичні сплави. Сплави із структурою твердого розчину - поруваті і схильні до усадки.

Рис. 106. Діаграма з евтектикою і обмеженими твердими розчинами (а) та ливарні властивості сплавів: рідиннотекучість (б); усадка (в).