Линия солидус – линия конца кристаллизации.
Диаграмма состояния II рода для неограниченных твердых растворов
Примером сплавов с такими диаграммами состояния являются сплавы системы Cu ‑ Ni.
Если два компонента (А и В) неограниченно растворяются в жидком и твердом состоянии, то они не могут образовывать собственных кристаллов при любой концентрации этих компонентов. Соответственно при кристаллизации в этих сплавах будут выделяться кристаллы α-твердого раствора, а следовательно, максимальное число фаз в этих сплавах в твердом состоянии - одна (α-твердый раствор). В этом случае кристаллизация всех сплавов будет протекать только в интервале температур и, соответственно, на диаграмме состояния отсутствует горизонтальная линия (рис.6.3).
На диаграмме присутствуют три области: область выше линии Аа'В - жидкость; область между линиями Аа'В и Аb'В - жидкость и твердый раствор. Ниже линии Аb'В - область твердого раствора. Линия Аа'В является линией ликвидус, а линия Аb'В - линией солидус.
Рис. 6.3. Диаграмма состояния, кривые охлаждения и схемы
структур сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии
Диаграмма состояния III рода для ограниченных твердых растворов
Этот тип диаграмм очень важен в практическом отношении, так как часто представлен в составе сложных диаграмм широко распространенных промышленных сплавов.
В рассматриваемой системе ограниченная растворимость компонентов в твердом состоянии может быть постоянной и может быть переменной. Оба рассматриваемых случая представлены на рис.6.4 (соответственно линии EN и DF). В итоге имеем диаграмму состояния с двусторонней ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
На этой диаграмме линия GCH - линия ликвидус, выше которой все сплавы находятся в жидком расплавленном состоянии. Линия GEDH -линия солидус, ниже которой кристаллизация закончена и все сплавы находятся в твердом состоянии.
В такой системе компоненты А и Вне могут при затвердевании образовывать собственных кристаллов, так как они между собой образуют твердые растворы α и βСоответственно в области, лежащей слева от линии EN при кристаллизации из жидкости начинают выделяться кристаллы твердого раствора α. В интервале кристаллизации сплавы имеют двухфазную структуру (Ж + α ). После завершения кристаллизации и вплоть до окончательного охлаждения все эти сплавы имеют структуру однородного твердого раствора α. Аналогичная ситуация имеет место у всех сплавов, расположенных правее точки F, где образуются кристаллы β-твердого раствора.
У сплавов, расположенных в интервале между точкой F и проекцией точки D, первичная кристаллизация в интервале между ликвидусом и солидусом с образованием кристаллов β-твердого раствора. При этом сплавы после завершения кристаллизации вплоть до пересечения с линией DF имеют однородную структуру β-твердого раствора. При дальнейшем же охлаждении этих сплавов (например, сплава IV ниже точки 3) вплоть до полного охлаждения в структуре этих сплавов происходят изменения, связанные с выделением из β-твердого раствора второй фазы αп(например, у сплава IV), причиной появления которой является уменьшение предела растворимости β-твердого раствора при понижении температуры сплава. На это указывает наклонный характер кривой DF. При понижении температуры твердый раствор βстановится пересыщенным компонентом А, и для приведения системы в равновесие из этого твердого раствора β выделяется избыток растворенного компонента А. Но так как в данной системе чистые компоненты не могут существовать как самостоятельные фазы (они должны образовывать твердые растворы), то на базе избыточных кристаллов компонента А образуется сразу же вторичный α-твердый раствор (αп), кристаллы которого и выделяются из β-твердого раствора и располагаются в виде мелкодисперсных включений внутри зерен основной фазы β. Такие избыточные кристаллы, выделяющиеся не из жидкости, а из твердой фазы, обозначаются αII (вторичные кристаллы), а сам процесс выделения новой фазы в твердом состоянии называетсявторичной кристаллизацией.
Рис.6.4. Диаграмма состояния, кривые охлаждения и схемы образования структур сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии и с эвтектическим превращением
Точки Е и N характеризуют предельную растворимость компонента В в компоненте А, при эвтектической и комнатной температурах, а точки D и F - предельную растворимость компонента А в компоненте В, при эвтектической и комнатной температурах.
Как видно, предельная растворимость α-твердого раствора не изменяется с понижением температуры (линия EN - вертикальная), а предельная растворимость β-твердого раствора с понижением температуры уменьшается (линия DF - наклонная).
Точки Е и D являются границами линии ED, в пределах которой протекает эвтектическое превращение, а точка С - эвтектической точкой. Следовательно, во всех сплавах, расположенных в пределах границ эвтектической линии, будет образовываться эвтектика, аналогично диаграмме состояния I рода, но в данном случае эвтектика состоит не из механической смеси компонентов А и В, а из механической смеси их твердых растворов α и β. Соответственно, эвтектика в этом случае будет иметь вид: (α + β). Сплав с концентрацией компонентов А и В, соответствующей проекции точки С, т. е. сплав состава точки С, называется эвтектическим.
Все сплавы, расположенные между точками С и Е, называются доэвтектическими. Их кристаллизация будет начинаться с выделения кристаллов α-твердого раствора (например, сплава II в точке 1). В интервале кристаллизации (например, между точками 1 и 2) у этих сплавов будет структура (Ж + α). По линии ЕС в этих сплавах образуется эвтектика (α + β). После окончательного охлаждения Эти сплавы будут иметь структуру α + Эвтектика (α + β).
Все сплавы, расположенные между точками С и D, называются заэвтектическими. Их кристаллизация будет начинаться с выделения кристаллов β-твердого раствора (например, у сплава III в точке 1). В интервале кристаллизации (например, у сплава III между точками 1 и 2) эти сплавы имеют структуру (Ж + β). На линии CD у заэвтектических сплавов будет образовываться эвтектика (α + β).
При дальнейшем охлаждении заэвтектических сплавов в их структуре будут проходить последующие превращения, которых не было в доэвтектических сплавах. Причиной этих превращений является наклонный характер линии DF. Как уже было показано ранее, при наклонном характере кривой растворимости компонента А в компоненте В (линия DF) с понижением температуры предельная растворимость А в В становится меньше того количества А, которое в данный момент присутствует в сплаве. Поэтому из твердого раствора β будет выделяться αп. Следовательно, все заэвтектические сплавы ниже температуры эвтектического превращения (например, сплав III ниже точки 2) будут иметь следующую структуру: β + Эвтектика (α + β) + αп Эта структура содержит три структурных составляющих: β, Э(α + β) и αII.
Диаграмма состояния IV рода для химических соединений.
Такая диаграмма изображена на Рис.6.5.
Примером диаграмм этого типа является диаграмма состояния сплавов системы Mg‑Са.
Химическое соединение (например, АnВm) характеризуется определенным соотношением компонентов (например, n% компонента А и m% компонента В). На оси концентрации компонентов (ось абсцисс) химическое соединение обозначает точку, из которой выходит вертикальная линия, фактически разбивающая диаграмму на две простые диаграммы, в которых химическое соединение выступает уже в качестве самостоятельного компонента и, соответственно, образует эвтектики с компонентом А и с компонентом В.
Рис.6.5. Диаграмма состояния с устойчивым химическим соединением
Кристаллизация сплавов в пределах I к II простых диаграмм проходит аналогично кристаллизации сплавов, образующих эвтектику из чистых компонентов (диаграмма I рода). Поэтому после окончательного охлаждения у эвтектического сплава на I простой диаграмме структура будет состоять только из эвтектики (А + АnВm), у эвтектического сплава на II простой диаграмме - из эвтектики (В + АnВm); у доэвтектических сплавов соответственно на I простой диаграмме и на II простой диаграмме структура будет иметь вид: А + Э (А + АnВm) и АnВm + Э (В + АnВm); у заэвтектических сплавов на I простой диаграмме - АnВm + Э (А + АnВm) и у заэвтектических сплавов на II простой диаграмме - В + Э (В + АnВm).
Дата добавления: 2017-12-05; просмотров: 1857;