Диаграмма состояния сплавов второго рода

Диаграммы состояния сплавов второго рода характерны для сплавов, компоненты которых обладают неограниченной взаим­ной растворимостью, как в жидком, так и в твердом состоянии. Следовательно, сплавы такого типа после затвердевания будут состоять из кристаллов твердого раствора. На примере сплавов меди с никелем рассмотрим принцип построения таких диаграмм.

Получив кривые охлаждения для ряда сплавов меди с никелем, определим температуры начала и конца затвердевания этих сплавов. Диаграмму строят: на оси абсцисс - содержание никеля от 0 до 100 %.

Рисунок 3.6 - Диаграмма состояния спла­вов Сu—Ni второго рода (ж.с. — жид­кий раствор; т. р. — твердый раствор)

Вер­тикальные линии указывают на температуры начала и конца затвердевания сплавов. Линией ликвидуса кривая, проведенная через точки а. Линией солидуса — кривая, прове­денная через точки b. Диаграмма имеет три области: в области I все сплавы меди с никелем находятся в жидком состоянии, в об­ласти II сосуществуют кристаллы твердого раствора и жидкий сплав, в области III все сплавы состоят из кристаллов твердого раствора.

Диаграмма состояния этих сплавов принципиально отличается от диаграммы состояния первого рода: линия солидус диаграммы состояния сплава меди с никелем име­ет криволинейный характер. На диаграмме состояния сплавов первого рода линия солидуса прямая, так как оконча­ние затвердевания всех сплавов происходит при одной и той же температуре. Причина такого различия заключается в том, что у всех сплавов, образующих механические смеси (диаграмма пер­вого рода), концентрация жидкости в конце кристаллизации все­гда одинакова. У сплавов, образующих твердые растворы, кон­центрация жидкости в конце кристаллизации будет неодинако­вой. Сплавы, создающие твердые растворы, как и чистые метал­лы, имеют микроструктуру из однородных зерен, по которой нельзя отличить твердые растворы от чистых металлов. Они раз­личаются лишь строением кристаллической решетки: у чистых металлов кристаллическая решетка состоит из однородных ато­мов, у твердых растворов — из атомов двух или более компонентов.

Неограниченные твердые растворы образуют следующие пары компонентов: Си—Ni; Аи—Ag; Fe—Ni; Fe—Cr; Fe—Co; Fe—V и др. Рассмотренные диаграммы состояния сплавов являются наиболее простыми и вместе с тем наиболее важными. Встречаются и другие группы сплавов. Например, компоненты, входящие в сплав, могут образовать химические соединения или компоненты могут в ограниченном количестве растворяться друг в друге в твердом со­стоянии. В таких случаях диаграммы состояния сплавов будут более сложными — они будут представлять собой ту или иную комбинацию диаграмм состояния первого и второго рода.

Диаграммы состояния сплавов дают картину изменения строения, а следовательно, и свойств сплава при изменениях его концентрации и температуры. Они позволяют без проведения опытов определить температу­ры, при которых происходят плавление и затвердевание сплавов, а также аллотропические превращения в них. Пользуясь диа­граммами, можно установить режимы термической обработки сплавов, а также режимы их горячей обработки давлением. Су­ществует определенная зависимость между типом диаграмм со­стояния сплавов и некоторыми свойствами сплавов (электросоп­ротивлением, твердостью и др.).