§ 6. Методика побудови діаграм стану.

Діаграма I типу.

Діаграма стану сплаву являє собою графіка, по осі ординат якого відкладають температуру, а по осі абсцис - концентрацію компонентів.

Крайня ліва крапка на діаграмі по осі абсцис відповідає 100% концентрації металу А и 0% металу В.

Крайня права крапка на осі абсцис відповідає 100% концентрації металу В и 0% А.

Кожна проміжна крапка визначає конкретний сплав цілком певного хім. сполуки.

Звичайно на горизонтальній осі показують зміна змісту одного компонента в сплаві. Сума ж обох компонентів дорівнює 100%.

Кожна вертикаль, проведена через крапку на горизонтальній осі, відповідає зміні температури певного сплаву (лінія сплаву). Кожна крапка на діаграмі визначає стан сплаву заданого хім. сполуки при даній температурі.

Для побудови діаграм використають метод термічного аналізу. З його допомогою визначають критичні крапки сплавів і будують криві охолодження.

При побудові діаграми беруть серію сплавів металів А и В різного хім. сполуки. Криві охолодження для цих сплавів будують у координатах температура - час. Охолодження при цьому ведеться дуже повільно, щоб процес кристалізації протікав в умовах близьких до рівноважного.

Рис.

Рис.

Крива I ставиться до чистого металу А(Pb), а крива V1 – чистому металу В(Sb). Крапки, що відповідають початку кристалізації, з'єднують суцільною лінією, що наз. лінією ліквідус, а крапки, що відповідають кінцю кристалізації, утворять лінію солідус. Вище лінії ліквідус всі сплави перебувають у рідкому стані, а нижче лінії солідус - у твердому. Компоненти не розчиняються друг у другу, а утворять просту механічну суміш. Розглянемо кристалізацію сплаву II. Кристалізація починається в крапці 1 виділенням з рідини кристалів А(Pb). Випадання кристалів супроводжується виділенням тепла, тому на кривій охолодження лінія більше полога, тобто швидкість охолодження зменшується. Випадання кристалів відбувається в інтервалі температур 1 - 2. У цьому інтервалі сплав перебуває у двофазному стані: рідина + тверді кристали компонента А(Pb). У міру охолодження кількість кристалів Pb збільшується. Концентрація А в рідкому сплаві зменшується, а компонента В - збільшується. До моменту температури 2 сполука рідини настільки збагачується В, що при випаданні чергового кристала металу А поруч із ним утвориться тонкий шар рідкого сплаву з високим змістом металу В. По сторонах кристала А виростають два кристали В. Але утворення цих кристалів приводить до місцевого зниження концентрації В у рідини й тоді утвориться знову два кристали А. Таке почергове випадання кристалів А и В приводить до утворення механічної суміші.

Механічна суміш двох кристалів, що одночасно утворяться з рідини, наз. эвтектикой. Рідкий сплав може перетворюватися в кристали эвтектики тільки при досягненні певної постійної сполуки. Це перетворення відбувається при постійній температурі. Для сплавів Pb-Sb эвтектика кристалізується при температурі 246⁰С и сполуці 13% Sb.

Сплави, що містять менш 13% Sb, наз. доэвтектическими, а понад 13% Sb – заэвтектическими.

Кристалізація заэвтектического сплаву буде проходити подібно доэвтектическим, але по лінії ліквідус будуть виділятися кристали чистої Sb.

При кристалізації в інтервалі температур 1 – 2 рідина буде постійно змінювати свою сполуку, тому що з її виділяються кристали Pb. Сполука рідини при цьому буде змінюватися по лінії ліквідус, а сполука твердої фази – по лінії солідус.