3.4. Правила чтения диаграммы состояния.

По диаграмме состояния можно получить много сведений о сплаве. Для этого следует соблюдать несколько простых правил.

Правило 1. Определение критических точек по химическому составу.

КРИТИЧЕСКАЯ ТОЧКА - это температура, при которой изменяется структура и свойства сплава.

На диаграмме (рис. 3.7) для определения критических точек проведены вертикальные линии 1 и 2. Каждая линия соответствует определенному химическому составу сплава. Точки пересечения этих вертикальных линий с линией ликвидус позволяют определить температуру начала кристаллизации при охлаждении сплава. Точки пересечения с линией солидус позволяют определить температуру окончания кристаллизации.

Рис. 3.7. Правила чтения диаграммы состояния.

Правило 2. Определение состава фаз в сплаве.

ФАЗА – это часть сплава (в твердом или жидком состоянии) с одинаковой структурой и отделенная границей раздела. Чтобы определить, какие фазы имеются в данном сплаве при определенной температуре, нужно из точки (каждая точка в нашей системе координат соответствует именно определенной температуре, например - точка 3 на рис. 3.7 для сплава состава 1) провести горизонтальный отрезок aв. Этот отрезок не должен пересекать сплошные линии диаграммы. Точка в указывает, что в сплаве при этой температуре имеется жидкость (точка в лежит на линии ликвидус, а выше этой линии всегда находится жидкость). Точка a указывает, что в сплаве при этой температуре внутри жидкости находятся твердые кристаллы металла А (точка а лежит на вертикальной линии, соответствующей 100% содержанию металла А).

Для сплава состава 2 в точке 4 проведен горизонтальный отрезок сd . Точка с находится на линии ликвидус и указывает на то, что в сплаве 2 при температуре, соответствующей точке 4, есть жидкость. Точка d указывает, что в жидкости присутствуют кристаллы металла В.

Если провести горизонтальный отрезок ниже линии солидус, то он покажет, что оставшаяся жидкость на линии солидус превращается в смесь кристаллов металлов А и В. Смесь мелких кристаллов, образовавшаяся при распаде жидкого раствора, называется ЭВТЕКТИКА. При определенном химическом составе сплава в нем содержится 100% эвтектики (для диаграммы на рис. 3.7 это сплав, в котором содержится 40% металла В). Такой химический состав сплава называется ЭВТЕКТИЧЕСКАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ. Сплавы слева от этой точки на оси химического состава называют доэвтектическими, а справа – заэвтектическими.

Правило 3. Определение химического состава жидкого раствора.

Если из жидкого раствора, в котором находятся два химических элемента, выделяется в виде твердых кристаллов только один из них, то состав жидкости должен измениться. Чтобы определить состав жидкого сплава 1 (рис. 3.7) при температуре точки 3, нужно провести через точку 3 горизонтальный отрезок ав. Из точки пересечения этого отрезка с линией ликвидус (точка в) нужно опустить проекцию (вертикальную линию) на ось концентраций. Точка е на оси концентраций соответствует химическому составу жидкости в сплаве 1 при температуре, соответствующей точке 3. Позже будет показано, что это правило применимо и при изменении температуры в твердых растворах.

Правило 4. Определение химического состава по структуре.

Рассмотрим сплав, в котором в твердом состоянии оба металла не растворимы один в другом. Сплав подчиняется диаграмме, изображенной на рис. 3.8. При рассмотрении в микроскопе структуры сплава видны кристаллы металла В, которые занимают 40% площади изображения. Остальную часть изображения занимает эвтектика – смесь кристаллов металлов А и В. Для определения химического состава нужно:

- определить, является сплав до- или заэвтектическим. В соответствии с правилом 2 кристаллы металла В могли выделиться из жидкости только в заэвтектическом сплаве;

-провести в произвольном месте справа от точки эвтектической концентрации вспомогательную линию 1;

- из подобия двух прямоугольных треугольников найти величину отрезка Х , который соответствует содержанию металла А в исследуемом сплаве.

Рис. 3.8. Определение химического состава сплава по структуре.