Химические соединения

Данная диаграмма получается, когда сплавляемые компоненты образуют устойчивое химическое соединение А_nВ_{m ,} не диссоциирующее при нагреве вплоть до температуры плавления.

Рис. 4.6. Диаграмма состояния с устойчивым химическим соединением

На рис. 4.6 показана диаграмма состояния для сплавов, образующих химическое соединение.

При концентрации, соответствующей химическому соединению А_nВ_m, отмечается характерный перелом на кривой свойств. Это объясняется тем, что некоторые свойства химических соединений обычно резко отличаются от свойств образующих их компонентов.

В данном случае химическое соединение А_nВ_m образует с компонентами А и В сплавы, относящиеся к диаграмме состояний, изображенной на рис. 4.1. Структурный состав любого сплава системы «А – В» в твердом состоянии должен представлять смесь химического соединения и одного из исходных компонентов.

4.7. Диаграмма состояния для сплавов с полиморфным
превращением одного из компонентов

Большой практический интерес представляют сплавы, у которых один из компонентов (или оба) имеет полиморфные превращения. В этих сплавах в результате термической обработки можно получать метастабильные состояния структуры с новыми свойствами (рис. 4.7).

Сплав І после полного затвердевания при температуре точки 2 в твердом состоянии в интервале температур точек 3 и 4 изменяет кристаллическую структуру. Это вызвано полиморфизмом компонента А, который до температуры точки А₁ имеет тип кристаллической решетки α-А, а при температуре более высокой – γ­А. Причем кристаллическая решетка γ­А такая же, как у компонента В.

В области, ограниченной линиями А₁х_A и А₁х_B, в равновесии находятся две фазы: γ+α, где α-фаза является твердым раствором компонента В в α-модификации компонента А, а γ-фаза – твердым раствором компонента В в γ­модификации компонента А. На диаграмме линия А₁х_B при охлаждении соответствует температуре начала, а линия А₁х_A – температуре окончания полиморфного α­γ-превращения.

Рис. 4.7. Диаграмма состояния сплава с полиморфным превращением
одного из компонентов

Полиморфное α­γ-превращение при охлаждении в условиях, близких к равновесию, протекает в интервале температур и сопровождается диффузионным перераспределением компонентов между обеими фазами. Сплавы, составы которых лежат правее точки х_В, в твердом состоянии превращений не имеют, их структура однофазная – γ-твердый раствор.

4.8. Диаграмма состояния сплавов с полиморфными
превращениями компонентов и эвтектоидным превращением

Диаграмма состояния сплавов, у которых высокотемпературные модификации компонентов обладают полной взаимной растворимостью, а низкотемпературные α, β – ограниченны, приведена на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Диаграмма состояния сплавов с полиморфными
превращениями компонентов и эвтектоидным превращением

В результате первичной кристаллизации все сплавы этой системы образуют однородный γ­твердый раствор. С понижением температуры γ­твердый раствор распадается вследствие ограниченной растворимости компонентов в α­модификации. Линии А₁С и СВ₁ соответствуют температурам начала распада γ­твердого раствора.

При температурах ниже линии А₁С в равновесии находятся кристаллы твердых растворов γ и α, состав которых определяется линиями А₁С
(γ-фаза) и А₁Е (α-фаза).

При температурах ниже линии В₁С в равновесии находятся γ-фаза и
β-фаза. Состав γ­твердого раствора при понижении температуры изменяется по линии В₁С, β-твердого раствора – по линии В₁F. По достижении изотермы ЕСF γ­твердый раствор распадается:

γ_C→ α_E + β_F.

Распад γ-твердого раствора на смесь двух фаз α+β аналогичен эвтектическому превращению, но исходной фазой будет твердый раствор. Подобное превращение называют эвтектоидным, а смесь полученных кристаллов – эвтектоидом.

Строение эвтектоида всегда тоньше, чем эвтектики. Чем больше степень переохлаждения γ­твердого раствора, тем дисперснее фазы, образующие эвтектоид.

В связи с переменной растворимостью компонентов в твердых растворах α и β при дальнейшем охлаждении следует вторичное выделение твердых растворов β_ІІ и α_ІІ. Меняя степень дисперсности фаз в эвтектоиде, можно в широких пределах менять физические и механические свойства сплавов.