Диаграмма состояния двойных сплавов и их характер изменения

Диаграмма состояния – график, на котором показаны продукты взаимодействия компонентов сплава друг с другом в условиях термодинамического равновесия при различных температурах.

Фаза – определенная часть системы, образованная компонентами сплава, имеющая во всех точках одинаковый состав, строение и свойства.

Фаза – продукт взаимодействия, который имеет зависимость от температуры определенного агрегатного состояния, специфического характера строения и определенных свойств.

Жидкая фаза - раствор расплавленных компонентов.

Твердые фазы - зерна определенной формы свойств. Их можно наблюдать в микроскоп. Представляют собой 1 из 4 видов сплавов.

Диаграмма состояния разделена на области, которые могут состоять как из 1 фазы, так и из двух, имеющих разные свойства.

По анализу диаграммы определяют свойства данной системы и характер изменения их от состава.

Определяют возможность термообработки; температуру нагрева для её проведения.

По диаграмме определяют, как создать и обработать сплав.

 

 

t°,C

Диаграмма состояния первого рода

2                               1

                                                                            2        Ж

                                     1 ¢

   Ж                                                                                                    Ж

                                                                               Ж

А

2 ¢                                                                                 нач.кристалл.

                                                                                          А+Ж    В+Ж

           l                t           s

А+Ж

         c            В+Ж

                                                                                            Эвт+ж       Эвт+ж

 

Д                                      Е                          конец кристалл.

 

                                                                                                                    В+Эвт Эвт

А+ЭВТ.         В+ЭВТ                                                 А+Эвт                     (А+В)

 

    ЭВТ

    (А+В)

 

        Вэ В1         В,% 100       0                                                                   t,с

Характерна для смесей.

ОХ- процентная доля В в сплаве.

Фазовое строение зависит от температуры.

Из диаграммы видно, что при взаимодействии компонентов температура перехода в жидкое состояние понижается.

Точке С соответствует минимальная температура перехода в жидкое состояние для определенного состава.

Вэ позволяет определить состав эвтектического сплава (т.е.при котором температура плавления минимальна).

tэ- температура, при которой одновременно плавятся или кристаллизуются оба компонента.

НСВ – линия ликвидуса (“жидкий” лат.) – выше Ж

ДСЕ – линия солидуса (“твердый”)

Переход из жидкого в твердое состояние происходит в промежутке между АСВ и ДСЕ

Переход сначала осуществляется тем компонентом, чей состав превышает эвтектическую концентрацию.

АСД - обл.- тв. А + Ж; СВ Е- т. В + Ж.

Ж.ф. раствор обоих компонентов.

По мере понижения температуры и приближения к температуре эвтектики состав незакристаллизировавшейся фазы приближается к эвтектическому Вэ (точка С). Чем меньше сплав отличается от эвтектического, тем ниже его точка ликвидуса и тем больше в нем затвердевает эвтектики.

Количество измерения подчиняется правилу отрезков.

Пример.

Сплав сост. 1 lts – произвольно взята температура (изотерма).

Определим составы и число фаз.

Состав жидкой фазы всех з/эвт. сплавов, включая и сплав1, будет одинаковым и равным В1. Состав твердой фазы будет отличаться 100% В. Состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидуса СВ от исходного до эвтектического. Масса твердой фазы определяется величиной отрезка [lt], а жидкой [ts]. Если mq=[ls], то Qв/Q=lt/ls; Qж/Q=ts/ls. Так можно определить абсолютную m.

Доэвтектические сплавы А>(100-Вэ)% (А избыт.)

Заэвтектические сплавы В>Вэ (В избыт.)

Эвтектические сплавы А и В- мелкие

Избыточные зерна фаз – крупные

В доэвтектических сплавах А (кр.) + Эвт. (А+В) мелкие и наоборот.

Количество составляющих вычисляют по правилу отрезков. Эвтектические сплавы имеют большую прочность. Если бы размеры зерен были одинаковы, и изменение прочности шло бы по линейному закону. Рассчитать свойства можно по формуле s=ηsа+(-1-η)sв, т.к. полная реакция сплава на внешнее воздействие складывается из реакции зерен обеих фаз. Аналогичны и другие свойства.

Заключение.

Поняв положения теории сплавов, можно создавать сплавы различного назначения, целенаправленно закладывать в них такие факторы, которые позволяют на последующих этапах технологической обработки формировать в сплавах требуемые дислокационные структуры и необходимые комплексы механических и других свойств.

 В кристаллических решетках твердых растворов интенсивность межатомного воздействия значительно выше, чем в решетках составляющих его компонентов. В связи с этим образуются высокостабильные фазы с повышенной прочностью, более высоким сопротивлением коррозии и замедленными диффузионными процессами. Это имеет определяющее значение при создании легированных сталей и сплавов различного целевого назначения.

Используя диаграмму состояния определяют температурный интервал для горячей обработки давлением и для различных видов термической обработки. Так, нагрев стальных заготовок и отливок возможен только в строго определенных пределах не выше температуры солидуса, т.к. возможен перегрев и укрупнение зерен. При ковке нагрев должен быть достаточно высок, т.к. иначе возникнут трещины и возможен наклеп.