Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
Тип диаграммы состояния зависит от того, какие фазы образуют оба компонента. Свойства сплава завися также от того, какие соединения или какие фазы образовали компоненты сплава. Поэтому между видом диаграммы состояния и свойствами сплава существует определенная связь (закон Курнакова).
На рисунке 28 приведены четыре основных типа диаграмм состояния и соответствующие им закономерности изменения свойств сплава с изменением концентрации:
при образовании механических смесей (рисунок 28, а) свойства сплавов изменяются по линейному закону. Значения свойств сплавов находятся в интервале между свойствами чистых компонентов.
при образовании твердых растворов неограниченной растворимости (рисунок 28, б) свойства сплавов изменяются по криволинейной зависимости. Свойства сплавов значительно отличаются от свойств компонентов. Наибольшая прочность и твердость соответствует концентрации.
при образовании ограниченных твердых растворов (рисунок 28, в) свойства однофазных твердых растворов изменяются по криволинейной зависимости, а в двухфазной — по линейной.
при образовании химического соединения наибольшая прочность и твердость сплава соответствует химическому соединению ( рисунок 28, г).
Существует также определенная связь между типом диаграммы состояния для двухкомпонентных сплавов и технологическими свойствами. Так, сплавы типа твердых растворов имеют низкие литейные свойства (плохая жидкотекучесть, склонность к образованию трещин).
Для эвтектических сплавов характерна высокая жидкотекучесть. Однофазные твердые растворы пластичны и хорошо обрабатываются давлением (прокатка, ковка, прессование), при образовании в структуре эвтектики пластичность сплавов значительно снижается.
Диаграммы свойств оказывают большую помощь при создании новых сплавов с заданными свойствами.
1 — прочность, твердость, электросопротивление; 2 — пластичность, электропроводность
Рисунок 28 — Свойства сплавов и вид диаграмм состояния:
Диаграмма состояния железо-углерода.
Д
иаграмма
состояния Fе-FезС
Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода до 0,025%, называют технически чистым железом. Его структура состоит из светлых зерен феррита с хорошо видными темными границами (рис. 3, а). Железоуглеродистые сплавы, содержащие углерода от 0,025 до 2,14%, называются сталями. По структуре в равновесном состоянии стали делятся на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.
Доэвтектоидные стали содержат от 0,025 до 0,8% углерода. Структура этих сталей состоит из светлых зерен феррита и темных зерен перлита (рис3, б, в). С увеличением содержания углерода уменьшается количество феррита, возрастает количество перлита (феррит + цементит).
Эвтектоидная сталь содержит 0,8% углерода и состоит только из перлита, имеющего пластинчатое строение (рис3, д).
Заэвтектоидные стали содержат от 0,8 до 2,14 % углерода. Их структура состоит из перлита и вторичного цементита (рис. 3, е). При медленном охлаждении вторичный цементит располагается по границам зерен перлита в виде сетки или ручейков белого цвета. Чтобы отличить цементит от феррита, применяют специальный реактив — пикрат натрия, который окрашивает цементит в темный цвет и совершенно не действует на феррит. Выделение вторичного цементита по границам зерен перлита нежелательно, так как такая структура обладает повышенной хрупкостью и плохо обрабатывается резанием. Чем больше содержание углерода, тем более широкой получается цементитная сетка и меньше образуется перлита.
Линия АСD- ликвидус . Выше этой линии все сплавы находятся в жидком состоянии
Линия AECF- солидус. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии.
Область существования феррита ограничена точками. Область существования феррита ограничена
точками ОQPG, аустенита – GSЕА. На линии DFRL образуется цементит, на ЕСF-ледебурит,на РSK- перлит.