Методические указания.
Сплав это вещество, полученное сплавлением двух или более элементов. (компонентов). Строение сплава зависит от типа взаимодействия компонентов образующих сплав. В металлических сплавах возможно получение механической смеси, химических соединений и твёрдых растворов.
Составляющие сплав вещества могут вступать в химическое взаимодействие, образуя химические соединения по правилу валентности, или взаимно растворяться друг в друге, образуя растворы внедрения или замещения. Строением сплава может быть механическая смесь, если в твёрдом состоянии отсутствует механическое взаимодействие. Диафрагмы состояния сплава строят экспериментальным путём, которые представляются в графической форме и показывают изменение состава в зависимости от содержания компонентов и температуры. Диаграммы состояния позволяют определить, какую структуру будут иметь медленно охлаждённые сплавы, а также решить вопрос о том, можно ли добиться изменения микроструктуры в результате теплового воздействия (термической обработки сплава).
Вид диаграммы определяется характером взаимодействия, которые возникают между компонентами в жидком и твёрдом состояниях.
Типичными диаграммами состояния металлических сплавов являются диаграммы:
а) с неограниченной растворимостью компонентов друг в друге;
б) с ограниченной растворимостью компонентов;
в) с образованием химических соединений;
г) с полиморфным превращением.
Концентрация компонентов и количество фаз у сплава определяется правилом отрезков. Это правило применимо только для двухфазных областей в двойных диаграммах состояния сплавов.
Общие закономерности сосуществования устойчивых фаз, отвечающих теоретическим условием равновесия, могут быть выражены правилом фаз.
, где
С – число степеней свободы,
К – количество компонентов составляющих сплав,
f – количество фаз,
2 – число переменных (давление и температура).
Если принять, что все превращения в сплавах протекают при постоянном давлении, то правило фаз примет следующий вид.
При числе степеней свободы равной «о» система находится в равновесии при строго определённой температуре (жидкая и твёрдая фазы).
Свойства любого сплава зависят от того, какие соединения или какие фазы образовали компоненты сплава.
В качестве примера по изучению фазового и структурного состояния сплавов рассмотрим диаграмму системы «олово-цинк» (Sn - Zn) (смотри приложение (рис. 1))
Согласно этой диаграммы линия АВС – линия ликвидус, а линия ДВЕ – солидус. Кроме того, линия ДВЕ соответствует температуре, при которой в процессе охлаждения сплавов в них протекает эвтектическая реакция с образованием эвтектики.
Сплавы системы «олово-свинец» в основном применяются в качестве мягких припоев.
При содержании 8% Zn и 92% Sn образуется эвтектический сплав. Температура его образования при кристаллизации соответствует 1990С.
В качестве припоев применяют сплавы с содержанием олова 90,70,60 и 40% марок ПОЦ – 90, ПОЦ – 70, ПОЦ – 60 и ПОЦ – 40.
Наилучшим из этой серии является сплав ПОЦ -90, так как он имеет самую низкую температуру кристаллизации 2020С. Эти сплавы имеют более высокую прочность, нежели оловянно свинцовистые сплавы.
При образовании смесей олово-цинк свойства сплава изменяются по линейному закону, следовательно, значения свойств сплава находятся в интервале между свойствами чистых компонентов.
Литература: 1, 37-65; 3, 88-123; 3, 139 – 141.