§ 6. Методика построения диаграмм состояния.

Диаграмма I типа.

Диаграмма состояния сплава представляет собой график, по оси ординат которого откладывают температуру, а по оси абсцисс – концентрацию компонентов.

Крайняя левая точка на диаграмме по оси абсцисс соответствует 100% концентрации металла А и 0% металла В.

Крайняя правая точка на оси абсцисс соответствует 100% концентрации металла В и 0% А.

Каждая промежуточная точка определяет конкретный сплав вполне определённого хим. состава.

Обычно на горизонтальной оси показывают изменение содержания одного компонента в сплаве. Сумма же обоих компонентов равна 100%.

Каждая вертикаль, проведенная через точку на горизонтальной оси, соответствует изменению температуры определенного сплава (линия сплава). Каждая точка на диаграмме определяет состояние сплава заданного хим. состава при данной температуре.

Для построения диаграмм используют метод термического анализа. С его помощью определяют критические точки сплавов и строят кривые охлаждения.

При построении диаграммы берут серию сплавов металлов А и В различного хим. состава. Кривые охлаждения для этих сплавов строят в координатах температура – время. Охлаждение при этом ведётся очень медленно, чтобы процесс кристаллизации протекал в условиях близких к равновесным.

Рис.

Рис.

Кривая Iотносится к чистому металлу А(Pb), а криваяV1 – чистому металлу В(Sb). Точки, соответствующие началу кристаллизации, соединяют сплошной линией, которая наз.линией ликвидус, а точки, соответствующие концу кристаллизации, образуютлинию солидус. Выше линии ликвидус все сплавы находятся в жидком состоянии, а ниже линии солидус – в твёрдом. Компоненты не растворяются друг в друге, а образуют простую механическую смесь. Рассмотрим кристаллизацию сплаваII. Кристаллизация начинается в точке 1 выделением из жидкости кристаллов А(Pb). Выпадение кристаллов сопровождается выделением тепла, поэтому на кривой охлаждения линия более пологая, т. е. скорость охлаждения уменьшается. Выпадение кристаллов происходит в интервале температур 1 – 2. В этом интервале сплав находится в двухфазном состоянии: жидкость + твёрдые кристаллы компонента А(Pb). По мере охлаждения количество кристалловPbувеличивается. Концентрация А в жидком сплаве уменьшается, а компонента В – увеличивается. К моменту температуры 2 состав жидкости настолько обогащается В, что при выпадении очередного кристалла металла А рядом с ним образуется тонкий слой жидкого сплава с высоким содержанием металла В. По сторонам кристалла А вырастают два кристалла В. Но образование этих кристаллов приводит к местному снижению концентрации В в жидкости и тогда образуется снова два кристалла А. Такое поочередное выпадение кристаллов А и В приводит к образованию механической смеси.

Механическая смесьдвух кристаллов, одновременно образующихся из жидкости,наз. эвтектикой. Жидкийсплавможет превращаться в кристаллы эвтектики только при достижении определённого постоянного состава. Это превращение происходит при постоянной температуре. Для сплавовPb-Sb эвтектикакристаллизуется при температуре 246⁰С и составе 13%Sb.

Сплавы, содержащие менее 13% Sb, наз.доэвтектическими, а свыше 13%Sb–заэвтектическими.

Кристаллизация заэвтектического сплава будет проходить подобно доэвтектическим, но по линии ликвидус будут выделяться кристаллы чистой Sb.

При кристаллизации в интервале температур 1 – 2 жидкость будет постоянно изменять свой состав, т. к. из неё выделяются кристаллы Pb.Состав жидкости при этом будет изменяться полинии ликвидус, асоставтвёрдой фазы – по линии солидус.