Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов (I рода)

Сплавы таких компонентов при переходе из жидкого состояния в твердое образуют механическую смесь зерен чистых металлов. Диаграммы I рода образуют, например, системы “свинец — сурьма”, “олово — цинк”, “олово — алюминий”, “серебро — свинец”.




В данном случае фазовые превращения рассматриваются на примере системы “свинец — сурьма”. Эту систему образуют два компонента (К = 2) — свинец (Pb) и сурьма (Sb). Максимальное число фаз — три (Ф = 3): жидкий раствор (Ж), кристаллы Pb, кристаллы Sb. Общий вид диаграммы с кривыми охлаждения приведены на рисунок 24.

Линии на диаграмме:

АВС — ликвидус. Она показывает температуру начала кристаллизации сплавов при охлаждении.

DCF — солидус. Она показывает температуру конца кристаллизации сплавов. Ниже этой линии все сплавы системы находятся в твердом состоянии.

С — эвтектическая точка.

Эвтектической называется механическая смесь двух (или более) разнородных кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкой фазы при постоянной температуре.

В приведенном примере эвтектику образуют кристаллы свинца и сурьмы. Для ее образования жидкая фаза должна иметь строго определенное соотношение компонентов – 87 % Pb и 13 % Sb. Cплав с таким соотношением компонентов называется эвтектическим. Сплавы, содержащие свинца больше 87 %, называются доэвтектическими, а меньше 87 % — заэвтектическими. Линия DCF называется также линией эвтектического превращения. При температуре

246 0С жидкая фаза, присутствующая в сплавах, будет образовывать эвтектику:

Ж -> Э (Pb + Sb).

87 % Pb

13 % Sb

Кривая охлаждения доэвтектического сплава (II) имеет точку перегиба (I), соответствующую началу кристаллизации сплава. При этом из жидкой фазы начинают образовываться кристаллы свинца, и она в процентном отношении, по мере охлаждения до точки 2, будет обогащаться сурьмой. При температуре 246 0С остатки жидкой фазы будут иметь эвтектическую концентрацию и образуют эвтектику. Структура доэвтектических сплавов состоит из кристаллов свинца и эвтектики.

Кривая охлаждения заэвтектических сплавов (III) по виду аналогична кривым охлаждения доэвтектических сплавов. В заэвтектических сплавах содержание сурьмы больше, чем это необходимо для образования эвтектики (13%), поэтому в точке 3 из жидкой фазы начнут образовываться кристаллы сурьмы. В точке 4 состав жидкой фазы будет иметь эвтектическую концентрацию и образуется эвтектика. Структура заэвтектических сплавов состоит из кристаллов сурьмы и эвтектики.




Лекции и краткая теория по экономике, материаловедению, электротехнике и ТКМ