3.2 Теоретичні відомості

Діаграма стану сплаву показує зміну стану в залежності від температури і концентрації. Діаграма стану будується за результатами термічного аналізу кривих охолодження. За кривими охолодження в місцях перегину визначають температури ліквідус (початок кристалізації) і солідус (кінець кристалізації). Будують криві охолодження для декількох составів сплавів. Креслять діаграму в координатах ТºС – концентрація. На осі концентрації у точках, що відповідають вибраним сплавам, проводять температурні вертикалі. На вертикалях відкладають точки l і s. З’єднують точки і одержують лінії ліквідус і солідус.

Діаграма стану показує, які при даних умовах існують рівноважні фази.

Рисунок 3.1 – Діаграма стану сплаву Pb – Sn

Для знаходження складу компонентів в фазах використовують перше правило відрізків: на діаграмі через точку, яка характеризує стан сплаву, проводять горизонтальну лінію – коноду до перетину з лініями, що обмежують дану двофазну область; проекція точки перетину з лінією ліквідус на вісь складу покаже концентрацію компонентів у рідкому розчині, а проекція точки перетину з лінією солідус – концентраці компонентів у твердому розчині.

Для визначення кількісного співвідношення фаз використовують друге правило відрізків: масова частка одної фази у вибраній точці дорівнює відношенню довжини відрізка, що межує з областю іншої фази, до довжини всього відрізка – коноди.

Діаграма стану сплаву Pb – Sn (рис.3.1) відповідає діаграмі ІІІ-го роду: компоненти необмежено розчиняються у рідкому стані, частково - у твердому і утворюють евтектику. Сплави Pb – Sn використовуються як м’які припої. Температура плавлення Pb складає 327ºС, Sn - 232ºС, температура плавлення евтектики - 183ºС, склад евтектики: 61,9% Sn, 32,1% Pb. Pb і Sn утворюють тверді розчини.

Користуючись діаграмою стану, визначають склад припою, температуру пайки. При пайці припої рекомендується нагрівати на 35...90ºС вище температури плавлення з метою отримання необхідної рідиннотекучості і змочування.

3.3 Експериментальна частина

3.3.1 Обладнання:

• електропіч;

• тиглі;

• зразки сплавів Pb – Sn за різним складом;

• термопари.

3.3.2 Хід роботи

Зразки сплавів перегріти на 50ºС вище за температуру плавлення. За допомогою термопари фіксуйте зниження температури кожні 10 сек. За отриманими даними побудуйте криву охолодження в координатах “температура-час”. За перегинам на кривої охолодження визначте критичні крапки ліквідус і солідус. Користуючись діаграмою стану, визначте склад досліджуваного сплаву, дослідіть його мікроструктуру.

3.4 Контрольні питання

1. Що таке твердий розчин? Які існують типи твердих розчинів?

2. Поясніть суть термічного аналізу, який використлвують при побудові діаграми стану.

3. Побудуйте криву охолодження для сплавів доевтектичного і евтектичного складу.

4. Визначте склад сплаву, знаючи його температуру кристалізації (перше правило відрізків).

5. Зобразіть діаграми стану І- і ІІ-го роду.

6. Зобразіть діаграми стану ІІІ- і ІV-го роду.

7. За другим правилом відрізків визначте кількість твердої фази для указаного сплаву.

8. Дайте визначення евтектики.

9. Як за кривою охолодження визначити температуру кристалізації сплаву?

10. Зобразіть зміну властивостей сплаву в залежності від фазового складу за правилом Курнакова.