§12. Связь между диаграммами состояния,

строением и свойствами сплавов.

М

ежду свойствами и структурой сплава, определяемой типом диаграммы состояния , как показал Н. С. Курнаков, существует определённая зависимость.

A_n B_m

При образовании эвтектики свойства изменяются по прямой линии. Для эвтектических сплавов наблюдается повышение твёрдости.

При образовании непрерывного ряда твёрдых растворов свойстваизменяются по криволинейной зависимости. Образование твёрдых растворов всегда сопровождается значительным увеличением электросопротивления и уменьшением температурного коэффициента электросопротивления.

В сплавах с ограниченной растворимостьюсвойства при концентрациях, отвечающих однофазному твёрдому раствору, изменяются по криволинейной зависимости, а двухфазной области – по прямой. Крайние точки на прямой являются свойствами предельно насыщенных твёрдых растворов.

При образовании механической смеси, напримерфаз, некоторые свойства () представляютсобой средние из свойств фаз, образу­ющих смесь.

При концентрации, соответствующей химическому соединению, отмечается характерный перелом на кривой свойств. Это объясняется тем, что химические соединения обладают индивидуальными свойствами, обычно резко отличающимися от свойств образующих их компонентов.

А. А. Бочварпоказал, что существует определённаясвязьмеждудиаграммой состояния и литейными свойствами.

Сплавысо структуройтвёрдых растворовимеют низкие литейные свойства (плохая жидкотекучесть, склонны к образованию рассеянной пористости и трещинам). Для получения высоких литейных свойств концентрация компонентов в литейных сплавах должна превышать их максимальную растворимость в твёрдом состоянии и приближаться к эвтектическому составу (ограниченные твёрдые растворы).

Сплавы со структурой твёрдых растворовпластичны, поэтому хорошо поддаются обработке давлением – прокатываются, куются, прессуются, но плохо поддаются резанию.

Эвтектические сплавыобладают хорошей жидкотекучестью, усадка в них проявляется в виде концентрированной раковины.

Пластичность сильно снижается при появлении в структуре эвтектики, поэтому в деформируемых сплавах максимальная растворимость при эвтектической температуре является верхним пределом содержания компонентов.

§13. Понятие о диаграммах состояния

тройных сплавов.

Диаграмма состояния тройных сплавов имеет вид трёхгранной призмы. Основанием призмы служит равносторонний треугольник, который указывает концентрацию компонентов. Этот треугольник наз.концентрационным.

Компоненты, образующие сплав, указывают в вершинах треугольника, двойные сплавы – на сторонах треугольника, а тройные сплавы – точками внутри треугольника.

Для определения состава тройного сплава используют свойства равностороннего треугольника: если через любую точку внутри треугольника, напр. М, провести прямые, параллельные сторонам, то сумма отрезков а, в, с, отсечённых на сторонах, равна стороне треугольника:а+в+с=АВ=ВС=СА.

За 100% одного из компонентов принимают сторону треугольника. Для определения состава сплава, соответствующего т. М, пользуются отрезками Mh,Mk,Md, равными соответственно отрезкама, в, с. Концентрации отсчитывают по часовой стрелке. Тогда отрезока соответствует содержанию компонента А, отрезокв– В,с – С. Температуры откладывают по высоте призмы. В связи с этим для указания фаз и структуры тройного сплава в зависимости от концентрации и температуры необходимо пространственное изображение соответствующей диаграммы. Для получения диаграмм состояния тройных сплавов сначала строят (как и для двойных сплавов) кривые охлаждения в координатах температура – время. Эти сплавы отмечают точками в концентрационном треугольнике; из них восстанавливают перпендикуляры, на которых при соответствующих температурах откладывают критические точки. Через эти точки проводят поверхности (вместо линий на диаграмме двойных сплавов).

Общий вид тройных диаграмм состояния определяется характером двойных систем, образующих их боковые грани и характеризующих взаимодействие компонентов в разной их комбинации.

Тройная диаграмма состояния с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твёрдом состояниях.

Начало кристаллизации тройных сплавов соответствует температурам, лежащим на поверхности ликвидуса. Окончание кристаллизации тройных-твёрдых растворов соответствует температурам, образующимповерхность солидуса.

Выше поверхности ликвидус сплавы находятся в жидком состоянии. В интервале температур между поверхностью ликвидус и солидус будет двухфазное состояние . При температурах ниже поверхности солидус будет только тройной твёрдый раствор.

В интервале температур число степеней свободы С=3 - 2+1=2.

Следовательно, в двухфазной области тройной системы (между поверхностями ликвидус и солидус) можно одновременно менять температуру и состав одной из фаз (-твёрдого раствора или жидкости), не меняя числа фаз в системе.

По этому же принципу можно построить другие типы тройных диаграмм.