3.2.2. Диаграмма состояния сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов.

Оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимым, а в твердом состоянии нерастворимы и не образуют химическим соединений.

Общий вид диаграммы состояния показан на рис. 1.24. Линия АСВ является линией ликвидус (начало кристаллизации), линия DCE – линия солидус (конец кристаллизации). На линии АС начинают (при охлаждении) выделяться кристаллы А, а на линии СВ - кристаллы В. На линии DCE из жидкости концентрации С одновременно выделяются кристаллы А и В.

б г

Рис. 1.24. Диаграмма состояния, кривые охлаждения, схема структуры для сплава свинец – сурьма: 1, а - чистый свинец; 11, б - доэвтектический сплав; 111, в - эвтектический сплав (13 % сурьмы); 1V, г – заэтектический сплав; V, д- чистая сурьма

Если взять какой-нибудь сплав, например сплав 1, то кривая охлаждения для него будет иметь вид, показанный на рис. 1.24. На этой кривой участок 0-1 соответствует охлаждению жидкого сплава, участок 1-2 - выделению кристаллов А, участок 2 - 2¹ - совмественому выделению кристаллов А и В и участок 2' - 3 — охлаждению твердого тела. На рис. 1.24, а - г, схематически показано строение сплава в разные моменты кристаллизации. Из жидкости выделяются кристаллы А, затем оставшаяся жидкость кристаллизуется с одновременным выделением кристаллов А и В (рис. 1.24, 2 – 2¹). Рис. 1.24, 2¹ - 3 показывает структуру уже закристаллизовавшегося ме­талла; видны первичные выделения кристаллов А и механическая смесь кристаллов А + В, которые кристаллизовались одновременно.

Механическая смесь двух (или более) видов кристаллов, одновременно кристаллизовавшихся из жидкости, называется эвтектикой (легко плавящаяся).

На диаграмме состояний показаны области существования различных фаз. Ниже эвтектической горизонтали DCE находятся две фазы - кристаллы А и В. Левее и выше точки С из жидкости выделяются вначале кристаллы А, а затем механическая смесь (эвтектика). Поэтому структурное состояние доэвтектического сплава можно обозначить через A + эвтектика L (A + В) и заэвтектического – В + эвтектика L (A + В), хотя и в том и в другом случае в сплаве две фазы: А и В.

Кривая охлаждения сплава эвтектической концентрации показана на рис. 1.25, б. На кривой охлаждения отрезок 0 -2 соответствует охлаждению жидкого сплава, отрезок 2 – 2¹ – кристаллизации эвтектики и 2¹ – 3 – охлаждению закристаллизовавшегося сплава.

На рис. 1.24, а показаны кристаллы Sb показаны белыми, на рис. 1.25, в кристаллы Pb показаны черными условно.

На рис. 25 а- ж показаны типичные микроструктуры сплавов свинца с сурьмой в соответствии с составом чистых металлов, доэвтектического, эвтектического ( 13 % Sb), заэвтектического сплавов. На этих рисунках видно кристаллы Pb (α), (рис. 25 а), Sb (β), рис. 25 ж), эвтектики (α + (β), рис. 25 б, фазы эвтектики и обособленные кристаллы α – и β-, рис. 25 б, г, е .

а

б

г

д

е

ж

Рис. 1.25. Структура сплавов свинец-сурьма, X 100:

а - чистый свинец; б - 8 % Sb (Pb + эвтектика); в - 13 % Sb (эвтектика); г - 30 % Sb (Sb + эвтектика): д - чистая сурьма

По этому типу диаграммы состоя­ния кристаллизуются также сплавы систем Zn - Sn, Pb - Ag, Ni - Cr, Cr - Mn, Cu - Bi, Al - Si.