1. 2.3 Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния.

Физико-химический закон Н.С. Курнакова

Свойства сплавов зависят от структуры. О структуре сплавов можно судить по диаграмме состояния. Русский ученый Н.С. Курнаков установил связь свойств сплавов с диаграммой состояния. на рис. 2.14 приведены четыре основных типа диаграмм и соответствующие им диаграммы состав-свойства.

Диаграммы состав-свойства (по Н.С. Курнакову)

Рис. 2.14 Диаграммы состояния и соответствующие им диаграммы состав-свойства

1)Если при кристаллизации сплавов системы (А+В) образуется механическая смесь компонентов, то свойства сплавов с изменением состава изменяются по закону прямой линии (аддитивно). Новых свойств, отсутствующих у чистых компонентов, в этом случае получить нельзя. Например, если у компонента А твердость 80НВ, а у компонента В – 250НВ, то можно определить твердость для любого сплава – рис. 2.15.

Возьмем сплав 30% А+70% В и определим по диаграмме его твердость – она составит 200НВ (рис. 2.15).

Рис. 2.15 Зависимость твердости сплавов от состава в случае образования механической смеси компонентов А и В.

2)Если при кристаллизации сплавов системы (А+В) образуются твердые растворы (неограниченная растворимость), то свойства изменяются по криволинейному закону с максимумом или минимумом (рис. 2.14, диаграмма 2 типа).

В системе таких сплавов можно получить новые свойства, отсутствующие у чистых компонентов. Через максимум проходят такие свойства как твердость, прочность, электросопротивление и др., а через минимум – пластичность, вязкость, электропроводность и т.д.

3)Если при кристаллизации сплавов системы (А+В) каждый компонент ограниченно растворяется в другом (диаграмма 3 типа), то в той части, где имеют место однофазные области твердых растворов, свойства изменяются по закону кривой линии. В той части, где сплавы состоят из смеси твердых растворов, свойства изменяются аддитивно (рис. 5.16, диаграмма 3 типа).

4)Если компоненты при кристаллизации сплава образуют химическое соединение, то составу химического соединения А_mB_n соответствует ярко выраженный максимум или минимум на кривой изменения свойств (рис. 5.16, диаграмма 4 типа). Эта точка перелома называется сингулярной точкой. Таким образом, в случае образования химического соединения получается как бы новое вещество, совершенно не похожее по свойствам на компоненты, из которых оно состоит.

Знание этих закономерностей облегчает создание сплавов с заданными свойствами. Кроме того, использование этих закономерностей облегчает построение диаграмм состояния для неизученных систем, т.к., зная характер изменения свойств при изменении состава, можно установить, в какое взаимодействие вступают компоненты.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое эвтектика?

2. Что такое твердые растворы?

3. Что такое механические смеси?

4. Что такое химические соединения?

5. Начертите графики, отражающие зависимость числа центров кристаллизации и скорости кристаллизации в зависимости от степени переохлаждения

6. Диаграмма неограниченной растворимости компонентов друг в друге

7. Диаграмма образования механической смеси с эвтектикой

Список литературы

Основная

1. Оськин В.А., Евсиков В.В. «Материаловедение. Технология конструкционных материалов». М.: «КолосС» 2007г.

2. Черепахин А.А. «Материаловедение». М. «Академия». 2004г.

3. «Материаловедение». Под общ. ред. Арзамасова Б.Н., Мухина Г.Г. – М.: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001г.

Дополнительная

1. материаловедения». – М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994г.

2. Травин О.В., Травина Н.Т. «Материаловедение». М.: Металлургия. 1989г.

3. Корицкий Ю.В., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Справочник по электротехническим материалам. М.: Энергоатомиздат, том 1,2,3. 1986г.

4. Гуляев А.П. «Металловедение». М. Металлургия, 1986г.