Изучение процессов кристаллизации и микроструктур сплавов «олово - цинк»

Сплав, соответствующий точке 8% цинка и 92% олова, затвердевает при постоянной температуре 200 С. При этой температуре (ей соответствует горизонтальная площадка на кривой охлаждения, рис. 3. 4, б) из жидкости одновременно выделяются мелкие кристаллы цинка и олова, смесь которых называется эвтектикой, а данное превращение Ж→Zn+Sn - эвтектическим. Эвтектический состав при исследовании под микроскопом обнаруживает характерную мелкодисперсную структуру из выделений цинка, расположенных в оловянной основе.

Сплав с 80% цинка затвердевает в температурном интервале 5 - 6 и имеет на кривой охлаждения две критические точки. Первая (перегиб кривой охлаждения, рис.3.4, г) отвечает началу вы­деления из жидкого сплава кристаллов цинка, которое продолжа­ется до 200 С. В процессе выделения кристаллов цинка оставший­ся жидкий сплав обогащается оловом, и химический состав жидкости при этом непрерывно меняется. Для того чтобы определить химический состав жидкости в интервале температур «начало крис­таллизации - конец кристаллизации», необходимо через заданную точку, например т на рис. 3. 4, провести параллельно оси концентраций коноду Кп до пересечения с линией ликвидус СВ; проекция точки пересечения К на ось концентраций покажет процентное со­держание цинка и олова в жидкости. При температуре 200 С в жид­кости остается 8% цинка и происходит эвтектическое превращение, которое. соответствует горизонтальному участку на кривой охлаждения. В результате микроструктура затвердевшего сплава состоит из крупных кристаллов цинка и эвтектики.

Сплав с повышенным содержанием олова (4% цинка) также затвердевает в интервале температур и тоже имеет на кривой охлаж­дения (рис. 3. 4, а) две критические точки. Первая отвечает началу выделения из жидкого сплава кристаллов олова, которое и в этом случае продолжается до 200°С. Жидкая фаза данного сплава обога­щается цинком, вследствие выделения кристаллов олова, до эвтек­тического состава. Окончательно сплав затвердевает при темпера­туре второй критической точки, отвечающей горизонтальному учас­тку на кривой охлаждения. В результате образуется структура, состоящая из кристаллов олова и эвтектики.

Диаграмма состояния показывает, что только чистые металлы и сплавы эвтектической концентрации плавятся и затвердевают при постоянной, строго определенной температуре. Характерная осо­бенность эвтектического сплава (в данном случае 8% 7п) заключа­ется в том, что он имеет более низ- кую температуру плавления, чем составляющие его компоненты. Затвердевание всех остальных сплавов происходит в определенном интервале температур, причем при охлаждении любого сплава сперва из жидкой фазы выделяется в виде кристаллов избыточный по отношению к составу эвтектики компонент, т.к. при охлаждении любого сплава его жидкая фаза всегда стремится

Рис. 4.3. Порядок построения диаграммы состояния сплавов

к эвтектической концентрации. В области, огра­ниченной фигурой ДАС, сплавы находятся в виде кристаллов олова и жидкого сплава, а в области, ограниченной фигурой СВЕ - в виде кристаллов цинка и жидкого сплава. Ниже линии ДС они состоят из кристаллов олова и эвтектики (доэвтектические сплавы); ниже точки С - из одной эвтектики (эвтектический сплав); ниже линии СЕ - из кристаллов цинка и эвтектики (заэвтектические сплавы).

Рис.4.4. Кривые охлаждения, структуры и диаграмма состояния сплавов олова с цинком

Рис. 4.4. Окончание