|
| |
|
Главная Промышленность  Рис. 3.5. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику ло фаз, можно «прочитать» любую сложную диаграмму, состоящую из большого числа ветвей и областей. Диаграмма состояния сплавов, комно-иенты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику (рис. 3.5). Сплавы, составы которых расположены в областях аир, кристаллизуются точно так же, как и сплавы предыдущей диаграммы состояния (см. рис. 3.4), т. е. в этих областях образуются однородные твердые растворы: а, на базе компонента А, с атомной ре-щеткой, характерной для этого компонента, и Р с атомной решеткой компонента В. Предельная растворимость компонента А в компоненте В определяется линией FQ, и эта растворимость не изменяется или изменяется так мало, что при выбранном масштабе это не отмечается. Твердый раствор компонента В в компоненте А является твердым раствором не только ограниченной, но и переменной растворимости. Линия ЕР-это линия растворимости, которая определяет равновесное содержание растворенного компонента при изменении температуры. Максимальное содержание компонента В в а-фазе определяется точкой Е и при охлаждении снижается до точки Р. Рассмотрим превращения сплава / состава X;. После полного затвердевания в точке 2 кристаллы имеют состав Х; и сохраняют его до точки 3. При дальнейшем охлаждении концентрация компонента В в твердом растворе уменьшается до состава, соответствующего точке Р. Для данного сплава можно определить фазовое состояние при любой заданной температуре, например, при температуре t,. Используя правило определения состава фаз, через точку т проводим горизонтальную линию до пересечения с ближайшими линиями диаграммы состояния ЕР и FQ; проекции точек пересечения я и b на ось концентрации укажут состав фаз. Твердый раствор а имеет состав, соответствующий х„, а твердый раствор Р-состав, соответствующий Q. Количественное соотношение Р- и а-фаз при будет определяться соответственно отрезками ат и тЬ (в масштабе всего отрезка аЪ). По мере уменьшения концентрации в твердом растворе а компонент В выпадает в виде твердого раствора Р-со-става, соответствующего Q. Выпадающие кристаллы твердого раствора Р называют вторичными и обозначают Ри; этим подчеркивают, что они выпали из твердого раствора, а не из жидкого. Конечная структура данного сплава будет состоять из двух фаз а -I- Рп (рис. 3.6, я). Твердые растворы а, содержащие компонент В в количестве, меньшем Р, при охлаждении ниже линии со-лидуса АуЕ фазовых превращений не испытывают. Из всех сплавов данной диаграммы выделяется сплав / (см. рис. 3.5). Этот сплав называется эвтектическим (наиболее легкоплавким). Он кристаллизуется с одновременным выделением двух твердых фаз определенной концентрации: твердого раствора а состава точки Е и твердого раствора Р состава точки F. В результате образуется смесь двух Рис. 3.6. Схемы структур характерных сплавов  фаз, которую называют эвтектикой. Эвтектическая реакция протекает по следующей схеме: Эвтектическая реакция протекает изотермически и при постоянном составе реагирующих фаз, так как в двухком-понентном сплаве одновременно сосуществуют три фазы. Число степеней свободы системы равно нулю: С = К+1~Ф = 2+ 1-3 = 0. Для эвтектики характерно определенное количественное соотношение фаз, которое определяется отрезками а,/Рр =Cf/C£. На рис. 3.6, в в виде схемы показана пластинчатая эвтектика. Кристаллы а и р в эвтектике имеют форму пластин и равномерно чередуются между собой, образуя колонии. При охлаждении эвтектики при температуре ниже точки С состав р-фазы не изменяется, а состав а-фазы, входящей в эвтектику, изменяется по линии ЕР, в результате чего выделяются вторичные кристаллы Рц (см. рис. 3.5). При температуре 20-25 °С состав эвтектики в сплаве будет иметь фазы: ар+Рд + Pqjj. Однако в этом случае наблюдать под микроскопом фазу Pqjj не удается. Так как эвтектика содержит фазы строго определенного состава и количественного соотношения, принято считать эвтектику (а + Pf) одной структурной составляющей (хотя следует помнить, что она состоит из двух фаз) с присущими ей характерными свойствами. Несмотря на то, что диаграмма состояния отражает только фа- зовый состав, тем не менее на ней часто указывают и структурный состав. В доэвтектическом сплаве II (см. рис. 3.5) эвтектическому превращению предшествует выделение кристаллов а из жидкого раствора в интервале температур точек 4-5. В результате этого выделения жидкая фаза обогащается компонентом В. В связи с этим охлаждение до температуры точки 5 приводит к образованию в сплаве двух фаз определенного состава -I- Ж. Количество жидкой фазы определяется отрезком 5£, а количество твердой фазы - отрезком 5С. При температуре точки 5 (эвтектическая температура) жидкая часть сплава превратится в эвтектику. При дальнейшем охлаждении доэвтектического сплава будет происходить изменение концентрации а-фазы, не только находящейся в эвтектике, но и первоначально выделившейся при охлаждении в интервале температур между точками 4-5 по линии ЕР. Конечная структура доэвтектического сплава показана на рис. 3.6,(5. Для заэвтектического сплава IV кристаллизация в интервале температур точек 6-7 сопровождается выделением Р-фазы, богатой компонентом В, что приводит к обеднению жидкого раствора этим элементом. Состав выделяющихся кристаллов р изменяется от точки 6 до точки F, а состав жидкой фазы-от точки 6 до точки С. При охлаждении до температуры точки 7 фазовый состав будет + Рр; при этом количество Р-фазы определится отрезком С7 и жидкой фазы - отрезком 7F. При температуре точки 7 жидкая
Xt В Рис. 3.7. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют перитектику часть сплава превратится в эвтектику («£ + р). Конечная структура такого сплава показана на рис. 3.6, г. Все сплавы состава от точки Е до точки F содержат структурную составляющую эвтектику, количество которой тем больще, чем ближе состав сплава к эвтектическому. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой ограниченно растворимы в твердом состоянии и оазуют перитектику (рис. 3.7). В сплавах с содержанием компонента В меньще либо больще Xj кристаллизация приводит к образованию однофазных сплавов аир соответственно. Сплав II называют перитектическим. После предварительного выделения Р-кристаллов из жидкой фазы сплав при температуре t„ испытывает перитектиче-ское превращение, в результате которого жидкая фаза и твердая фаза р, взаимодействуя между собой, образуют новую твердую фазу а: Ж, + Ра, Количество фаз и р, необходимое для образования фазы а„ определяется соотнощением отрезков Жf=fccd. Подсчет числа степеней свободы при температуре tj и температуре перитек- тической реакции дает следующие значения: С = K+V~0 = 2+1-2=1 при ti; С = /С--1-Ф = 2--1-3=0 при t„. Следовательно, кристаллизация в двухфазной области протекает в интервале температур. При этом каждой температуре соответствует определенная концентрация фаз (при tj фазовый состав характеризуется точками и х. При перитектическом превращении в результате взаимодействия жидкого раствора с твердой фазой образуется новая твердая фаза. В сплавах до- и заперитектических при температуре перитектической реакции имеет место избыток жидкой фазы или Р-фазы соответственно. В связи с этим в заперитектических сплавах (сплав /) перитектическая реакция заканчивается также образованием новой а-фазы. но остается избыток р-фазы: Ж + Р/-а,+ Рд„„). В результате сплав приобретает структуру смеси, состоящей из кристаллов двух типов а и р- (рис. 3.8). Получающиеся смеси при перитектическом превращении характеризуются тем, что фаза, выделившаяся ранее (Р-фаза), окружена фазой, выделившейся позднее. Кроме этого, количественное соотношение фаз в такой смеси переменно: чем ближе состав сплава к пери- Пери (греч.)-вокруг.  Рис. 3.8. Схема микроструктуры заперитек-тического сплава 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
