2.3 Фазовые превращения в сплаве x3 (26 ат. % Sn)

Рассмотрим процессы фазовых превращений, проходящих при кристаллизации сплава X₃, содержащего 26 ат. % Sn, остальное Cu (рис. 3).

1) До температуры 732 ^оС идет охлаждение жидкости L

2) При температуре 732 ^оС начинается выделение первичных кристаллов γ

3) В интервале температур 676‒668 ℃ происходит охлаждение γ-фазы, ее состав соответствует составу сплава X₃: 26 ат. % Sn

4) В интервале температур 668‒640 ℃ происходит выделение первичных кристаллов ε из γ-фазы

5) При температуре 640 ^оС осуществляется кататектическая реакция

т.е. происходит частичное расплавление полностью закристаллизовавшегося сплава [3].

6) При дальнейшем охлаждении в интервале температур 640‒415 ℃ происходит кристаллизация ε-фазы

7) При температуре 415 ^оС происходит перитектическая реакция, после которой жидкость L полностью исчезает и образуется η-фаза

8) После перитектической реакции в интервале температур 415‒189 ℃ происходит выделение кристаллов η из ε-фазы

9) При температуре 189 ℃ происходит упорядочение фазы η с образованием η’

Фазы: ε и η’

3 Построение графических зависимостей изменения количества фаз и процентного содержания Sn в фазах от температуры при охлаждении сплава из жидкого состояния до комнатной температуры

Для построения графических зависимостей нанесем на диаграмму состояния системы Cu-Sn сплав X₄, содержащий 12 ат. % Sn, см. рис. 2.

3.1 Построение зависимости изменения относительного количества фаз сплава x4 (12 ат. % Sn) в зависимости от температуры

- до температуры 900 °С:

,

;

- при температуре 850 °С:

;

- при температуре 798 °С:

a) до начала перитектической реакции:

,

;

б) после завершения перитектической реакции:

,

,

;

- при температуре 700 °С:

,

;

- при температуре 586 °С:

а) до начала эвтектоидного распада

б) после завершения эвтектоидного распада

;

- при температуре 520 °С:

а) до начала эвтектоидного распада

б) после завершения эвтектоидного распада

;

- при температуре 350 °С:

а) до начала эвтектоидного распада

б) после завершения эвтектоидного распада

;

- при температуре 150 °С:

;

На рис. 4 показана зависимость изменения относительного количества фаз от температуры при охлаждении из жидкого состояния сплава 12 ат. % Sn, остальное Cu.

3.2 Построение зависимости изменения процентного содержания Sn в фазах сплава x4 (12 ат. % Sn) в зависимости от температуры:

L – жидкий раствор компонентов Cu и Sn друг в друге с ограниченной растворимостью:

- до температуры 900 °С жидкость имеет состав равный 12 % Sn;

- в интервале температур 900 °С ÷ 798 °С жидкость L меняет свой состав по линии ликвидуса (1n) от 12 % Sn до 16 % Sn;

- при температуре 798 °С жидкость участвует в перитектической реакции, после протекания которой полностью расходуется.

α – твердый раствор на основе Cu:

- появляется при температуре 900 °С. В интервале температур 900 °С - 798°С твердый раствор изменяет свой состав по линии солидуса (1’2’) от 4 % Sn до 8 % Sn,

- при температуре 798 °С α-фаза участвует в перитектической реакции, после которой данная фаза остается в избытке, при дальнейшем охлаждении до 586 °С изменяет свой состав по линии солидуса (2’3’) от 8 до 9 % Sn.

- при температуре 586 ℃ α-фаза участвует в эвтектоидном распаде, после завершения которого остается в избытке. При дальнейшем охлаждении до 520 ℃ состав постоянен и равен 9 % Sn.

- при температуре 520 ℃ α-фаза участвует в эвтектоидном распаде, после завершения которого остается в избытке. При дальнейшем охлаждении до 350 ℃ состав этой фазы меняется по линии сольвуса (4’5’) с 9 % до 7 % Sn

- при температуре 350 ℃ α-фаза участвует в эвтектоидном распаде, после завершения которого остается в избытке. При дальнейшем охлаждении до 150 ℃ состав этой фазы меняется по линии сольвуса (5’c’) с 7 % до 4 % Sn.

- в интервале температур 150 °С – 0 °С твердый раствор α свой состав не меняет. Состав при 0 °С составляет 4 % Sn.

β – твердый раствор на основе Sn:

- появляется при температуре 798 °С в результате протекания перитектической реакции.

- в интервале температур 798 °С – 586 °С β-фаза меняет свой состав по линии солидуса (p₁e₁) с 13 % до 15 % Sn;

- при температуре 586 ℃ β-фаза распадается по эвтектоидной реакции.

γ – фаза:

- появляется при температуре 586 °С в результате протекания эвтектоидного распада β-фазы;

- в интервале температур 586 °С – 520 °С γ-фаза меняет свой состав по линии солидуса (me₂) с 16 % до 17 % Sn;

- при температуре 520 ℃ γ-фаза распадается по эвтектоидной реакции.

δ– инконгруэтно плавящееся соединение:

- появляется при температуре 520 °С в результате протекания эвтектоидного распада γ-фазы. При дальнейшем охлаждении до 350 ℃ состав данной фазы не меняется и равен 21 % Sn.

- при температуре 350 ℃ δ-фаза распадается по эвтектоидной реакции.

ε – конгруэтно плавящееся соединение:

- появляется при температуре 350 °С в результате эвтектоидного распада δ-фазы. При дальнейшем охлаждении до комнатной температуры состав данной фазы не меняется и равен 25 % Sn.

На рис. 4 показана зависимость изменения процентного содержания Sn в фазах от температуры при охлаждении сплава, содержащего 12 ат.% Sn, остальное Cu.