Вопрос 13. Сплав, фаза, структурные составляющие

Сплавами называются вещества, получаемые сплавлением двух и более элементов.

Элементы сплавов принято называть компонентами.Компоненты сплавов, взаимодействуя друг с другом образуют те или иныефазы.

Фаза – это однородная часть сплава, обладающая своим собственным составом, структурой, свойствами и отделённая от других частей сплава поверхностью раздела или границей. Фазы могут быть жидкими или твёрдыми. В сплаве могут существовать одна, две и больше фаз. Число фаз и их тип определяет состояние сплава.

В многофазных сплавах может одновременно присутствовать несколько структурных составляющих: 1) кристаллы твердого раствора (одного или нескольких составов), 2) кристаллы химических соединений, 3) кристаллы компонент сплава, 4) эвтектики и 5) эвтектоиды.

Основными структурами, составляющими железоуглеродистые сплавы, являются следующие.

Феррит– твердый раствор углерода. При температуре 723° С предельное содержание углерода 0,02 %. При отсутствии примесей не корродирует. Цементит – карбид железа Fe₃C – химическое соединение, содержащее 6,67 % углерода. Является составной частью эвтектической смеси, а также самостоятельной структурной составляющей. Способен образовывать твердые растворы путем замещения атомами других металлов, неустойчив, распадается при термической обработке. Цементит хрупкий.

Аустенит – твердый раствор углерода. Атомы углерода внедряются в кристаллическую решетку, насыщение разное в зависимости от температуры и примесей. Устойчив только при высокой температуре, а с примесями Mn, Сг – при обычных, даже низких температурах.

Перлит – эвтектоидная смесь феррита и цементита, образуется при распаде аустенита при температуре 723° С и содержании углерода 0,83 %. Примеси Si и Мn способствуют образованию перлита и при меньшем содержании углерода.Структура перлита может быть пластинчатой и зернистой.

Ледебурит – эвтектическая смесь аустенита и цементита, образующаяся при 1130° С и содержании углерода 4,3 % Структура неустойчивая: при охлаждении аустенит, входящий в состав ледебурита, распадается на вторичный цементит и перлит.

Графит – мягкая и хрупкая составляющая чугуна, состоящая из разновидностей углерода. Встречается в серых и ковких чугунах.

Вопрос 14. Диаграмма состояния 1 рода. Как взаимодействует в твердом состоянии компоненты внутри сплава

диаграммы состояния первого рода характеризуют такие сплавы, у которых оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимы, а в твердом состоянии нерастворимы, и образуют механическую смесь кристаллов обоих компонентов. Диаграммой состоянияназывают графическое изображение, показывающее в состоянии равновесия фазовый состав и структуру сплава в зависимости от концентрации и температуры. Рассмотрим основные диаграммы состояния двойных сплавов.

Диаграммой состояния I рода (типа) характерна для сплавов, компоненты которых образуют механические смеси, при незначительной взаимной растворимости (рисунок 13). Слева направо по оси абсцисс откладывается процентная доля компонента В в сплаве. Процентная доля компонента А увеличивается в противоположном направлении оси абсцисс. Часто ее не показывают, а подразумевают. По оси ординат откладывают значения температуры. Компоненты А и В для этого типа диаграмм взаимно растворяются только в жидком состоянии, а в твердом состоянии не растворяются и не образуют химических соединений. Линия АCВ, выше которой сплавы находятся в жидком состоянии, называется линией ликвидус. Линия DCE, ниже которой сплавы находятся в твердом состоянии, называется линией солидус. Между линиями ликвидус и солидус сплавы переходят из жидкого состояния в твердое.

Сплав двух компонентов, который плавится при минимальной температуре, называется эвтектикой, или эвтектическим. Эвтектика представляет собой тонкую механическую смесь компонентов в составе А и В. Процентное соотношение компонентов в составе сплава можно определить, опустив перпендикуляр из точки С на ось абсцисс. При охлажденииэвтектических сплавов оба компонента одновременно из жидкого состояния кристаллизируются в твердое.

Левее от эвтектики сплавы называются доэвтектическими, правее - заэвтектическими. У доэвтектических сплавов область AСD содержит жидкую фазу Ж и кристаллы компонента А. Заэвтектические сплавы в области СBE содержат жидкую фазу Ж и кристаллы компонента В. Ниже линии солидус в области DCB_э, доэвтектические сплавы в твердом состоянии содержат компонент А и эвтектику (А+В), заэвтектические в области CEB_э, компонент В и эвтектику (А+В).