Материаловедение / 14

ствуют точке эвтектических превращений, в которой из данного расплава одновременно будут кристаллизоваться кристаллы а- и в-фаз, образуя эвтектику. Следовательно, ниже линии db доэвтектический сплав со­стоит из уже ранее выделившихся кристаллов а и эвтектики (а + в).

Аналогичным образом происходит кристаллизация заэвтектиче-ских сплавов, например, состава IV. Различие будет лишь в том, что на линии cb начинается кристаллизация твердого раствора в. Состав жидкой фазы при охлаждении изменяется по линии cb и в точке b бу­дет соответствовать концентрации эвтектического превращения. Ко-

b 7

личество кристаллов твердого раствора в будет равно 100%, а

be

7 _{- e}

жидкой фазы 100 %. Из жидкой фазы при температуре *_э обра-

be

зуется эвтектика (а + в) ■ Соответственно ниже линии be заэвтекти-ческий сплав будет состоять из эвтектики и ранее выделившегося твердого раствора в ■

При кристаллизации сплавов в соответствии с данной диаграм­мой состояния образуются две фазы а и в, которые отличаются по плотности от остающейся жидкой части сплава, вследствие чего всплывают кристаллы менее плотной фазы или оседают кристаллы более плотной. В результате получается слиток, неоднородный по со­ставу и свойствам. Это явление называется ликвацией по плотности. Для предупреждения ликвации сплав быстро охлаждают или энер­гично перемешивают, а также добавляют третий компонент, кристал­лизующийся первым в виде разветвленных дендритов, препятствую­щих расслоению сплавов.

3.4.2. Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и претерпевающих перитектическое превращение

Линия abc на диаграмме (рис. 3.4) соответствует линии ликви­дус, а линия adec - линии солидус. Точка d характеризует максималь­ную растворимость компонента В в А, а точка e предельную раство­римость А в В. В сплавах, содержащих компоненты в количествах меньше точки f и больше точки к, образуются однофазные твердые растворы соответственно а или в . Линия bde называется линией пе-

ритектических превращений.

Рис. 3.4. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно разворимы в твердом состоянии и образуют перитектику

При перитектической температуре, так же как и при эвтектиче­ской, существуют одновременно три фазы постоянного состава: жид­кая ж_ь и две твердых a_d и в_е, что соответствует нонвариантному равновесию и возможно только при постоянной температуре t_n.

Перитектическое превращение отличается от эвтектического тем, что при эвтектическом превращении из жидкой фазы одновре­менно кристаллизуются 2 твердые фазы, а при перетектическом -кристаллизуется только 1 фаза, образующаяся в результате взаимо­действия ранее выделившейся твердой фазы с жидкой фазой сплава определенного состава. Сплав II называется перитектическим. При охлаждении сплава ниже линии cb начинается кристаллизация твердого раствора в. При температуре t_n в точке d происходит перитектическое превращение, в результате которого при взаимодействии жидкости состава ж_ь и выделившихся кристаллов в_е образуется новая фаза a _d:

Количество фаз ж и в, вступающих в перитектическое превра-

щение, определяется по правилу отрезков соотношением

При кристаллизации доперитектического сплава I при темпера­туре t_n соотношение ж/в = (2 - e)/(b - 2) > de/bd, т. е. имеется избы­ток жидкой фазы по сравнению с количеством, необходимым для пе-ритектического превращения. Следовательно, в точке 2 произойдет перитектическое превращение с образованием фазы a_d и еще будет

2

присутствовать избыточная жидкая фаза. Соответственно, состав сплава ниже температуры t_n будет ж + a, т. е. кристаллизация еще не заканчивается. Окончание кристаллизации происходит на линии ad.

Аналогично в заперитектическом сплаве III при температуре t_n имеется избыток фазы в и после перитектического превращения в сплаве будет находиться кроме a-фазы еще и избыточная в-фаза. Таким образом, заперитектические сплавы состава между точками к и f будут двухфазными, состоящими из а- и в-фаз.

Перитектические превращения характерны для сплавов железа с углеродом, меди с цинком, меди с оловом и других при определен­ных составах компонентов.

3.5. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют устойчивые химические соединения

Под устойчивыми понимаются соединения, не разлагающиеся при нагреве до температуры плавления. В общем виде они обознача­ются А_мВ_п. Составляющими компонентами сплава являются вещества А и В (рис. 3.5), которые при соотношении, соответствующем точке с, образуют химическое соединение А_жВ_п, где m и n коэффициенты. В зависимости от химического состава и температуры в сплаве могут быть следующие фазы: жидкость (расплав), твердые растворы a (компонента В в А), в (компонента А в В), у (компонентов А и В

в Аи,В_п). Данная диаграмма может быть разделена условно на две час­ти, которые могут рассматриваться самостоятельно. Одна часть диа­граммы - сплавы системы компонентов А-А„З_п, где А_тВ_Г1 рассматри­вается как самостоятельный компонент. Вторая часть аналогичным образом сплавы в системе В—АЗ^ Каждая часть диаграммы пред­ставляет собой сплавы с ограниченной растворимостью в твердом со­стоянии, претерпевающие эвтектические превращения.

Линия ликвидус на данной диаграмме abcde, линия солидус akbfcndme. Точка к соответствует максимальной растворимости ком­понента В в А, точка m - компонента А в В, точка L - компонента А в А_тВ_п, точка n - компонента В в А_тВ_Г1. Процесс кристаллизации сплавов в системе А-А_пВ_п начинается на линии ликвидус abc, на ли­нии ab начинается кристаллизация твердого раствора a, а на линии bc - твердого раствора у. Завершается кристаллизация на линии со­лидус akbfc. На линии ak заканчивается кристаллизация фазы a и ниже образуется однофазный a-сплав. Аналогично, на линии cf за­

1