книги из ГПНТБ / Бунин К.П. Анализ фазовых равновесий и кристаллизации металлических сплавов учеб. пособие по курсу Металлография

- 9 1 -

Рис. 55

нижен^ем температуры уменьшается в соответствии с расположением

ской температуры ТЕ приобретает эвтектический состав Cs . При переохлаждении сплава ниже Тв они превращаются в эвтектику <^ + j5 и затвердевание сплава завершается (рис. 55,в ). Как пра­ вило, эвтектическая точка Е также сдвинута к одной из осей (как и эксцентричное расположение монотектической точки это связано с тем, что ограниченная растворимость компонентов в жидком состоя­ нии должна наблюдаться в области средних концентраций). Поэтому, к моменту достижения эвтектической температуры, количество жид­ кости обычно невелико. Определяемое с помощью правила отрезков в рассматриваемом нами сплаве оно равно

Ж- м

/" 5£

'"алые диффузионные расстояния, а также малая доля о<. твердого раствора в эвтектике предопределяет склонность эвтектических фав к раздельное кристаллизации. Эвтектическая j3 - фаза наслаивает­

ся на имеющихся кристаллах, в промежутках между которыми кристал­ лизуется cL - твердый раствор (рис. 55,г ) . Такая конгломерат­ ная структура является для монотектических сплавов наиболее харак­ терной.

Монотектическое превращение претерпевает все сплавы анализи­ руемой системы, составы которых размещены на отрезке С/i - Си •

наиболее своеобразен процесс формирования структуры домонотектических сплавов, расположенных левее точки м

- 93 -

Фазовые превращения при охлаждении домонотектического сила— ва состава ц-А начинаются с разделения жидкого раствора на две

несмешивающиеся жидкости J T ^ H Вше линии расслоения сп­

лав представ,лет собой макрос эпически однородный жидкий раствор.

ПРИ переохлаждении его появляйся участки жидкости, наиболее ве- роя.-юй формой которых должна быть шаровидная (рис. 56,а ).

Подобно другим фазовым переходам I рода описываемый процесс осуществляемся путем образования зародышей новой фазы и их даль­ нейшего росте., питаемого диффузионным перераспределением компонен­ тов. Так, возникновение первых капель жидкости состава 6 при­ водит к тому, что исходная жидкость становится химически неоднород­

ной: на гра;шпе с каплями такой жидкости она имеет состав, близ-

п

кий к С-г , а вдали от них сохраняет более высокую ".онпентрапию

п£

компонента Б - L>6 . Обусловленная возникновзн**/зм концентрационных градиентов разность химических потенциалов компонента Б стимулиру­ ет диффузионные потоки атомов Б к участкам новой фазы и увеличе­ ние их размеров.

С понижением температуры доля новой жидкости увеличива­ ется. Пользуясь правилом отрезков, можно указать для каждого тем­ пературного уровня составы обеих фаз и количественные соотношения между ниш:

пш 16 • ж, "6-6 ' ащ г 'Жг ' г-8

Ааменение состояния жидкости ~%Гг » обогащенной компонентом 5. описывается движением ее фигуративной точки по правой ветви пунктирного купола. При достижении монотектической температуры эта жидкость приникает монотектический состав С/ч . Изменение состояния жидкости JfCf, обогащенной компонентом А, описывается

Рис.57

з аошессе охлаждения сплава после завершения монотектичежого превращения наблгшается образование кристаллов р в верх­ ней зоне и их дальнейший рост в нижней зоне сплава, поскольку по мере охлаждения растворимость компонента Б в жидком растворе

- 96 -

уменьшается. В ходе этой однофазной кристаллизации остатки жщд-

п

кости обогащаются компонентом А до эвтектического состава {_/£ и процесс затвердевания сплава завершается их эвтектическим распа­ дом. При этом в верхней зоне, где количество жидкой фазн относи­ тельно велико, может образоваться тонкодифференцированная эвтек­

тическая структура, в нижней же зоне большая доля у 5 - фазн

способствует образованию конгломератной структуры (рис. 56,г ) .

вторым этапом структурообразования является монотектический рас­ пад жидкой фазы, в процессе которого она изменяет свой состав от

См до С Л . Третий этап заключается в кристаллизации

идущей при охлаждении сплава в интервале температур между монотектвчеркой и эвтектической, и обедняющей жидкость компонентом Б вплоть до эвтектического состава СЕ . Ва завершающем, четверток этапе остатки жидкой фазы претерпевают эвтектический распад.

Так как эамонотектические сплавы отличаются высокой концент­

рацией Б, то структурной основой их является - твердый.раст­

вор. Из диаграммы состояния (рис. 54) видно, что уже после перво­ го этапа затвердевания сплава состава С} остается немного жидко-

Доля жидкости, претерпевающей эвтектический распад, вовсе незна­

тасположенными между ними тонкими прослойками сС - твердого раст­ вора эвтектического происхождения Срис. 57).

Рассмотрим теперь как изменяется вид диаграммы состояния спла­ вов монотектического типа и картина их затвердевания, ест! раство­ римость компонентов в жидком состоянии уменьшается.

На диаграмме состояния уменьшение растворимости сопровождает­ ся расширением купола расслоения, т.е. сдвигом монотектической точ­ ки М вправо, а точки Л - влево (рис. 58,а ). В предельном случае крайняя правая точка купола М может как угодно близко подойти к правой оси диаграммы, а крайняя левая точка купола Л - к левой ОСЕ

диаграммы (рис. 58,6 ).

Существуют системы металлов, у которых растворимость компонен­ тов мала не только в твердом, но и в жидком состоянии. Фазовые сос­ тояния соответствующих сплавов описываются диаграммами, подобными приведенной на рис.-58,6. Диаграмма содержит две горизонтальные ли­ нии. Верхняя представляет собой монотектическую изотерму с монотентической точкой М, очень близкой к точке плавления компонента Е. Нижняя линия является эвтектической изотермой с эвтектической точ­ кой Е почти совпадающей с точкой плавления компонента А.

Любой сплав такой системы в жидком состоянии должен представ­ лять собой два слоя несмешивающихся жидкостей - жидкого А и жидко­ го Б (рис. 59,г ). Затвердевает сначала Б, затем А 4рис. 59,б,в ).

Рис.60