- •Материаловедение и технология конструкционных материалов
- •Часть 2
- •2.1. Понятие о диаграммах состояния
- •2.2. Сплавы с отсутствием растворимости в твердом состоянии (дс I типа)
- •2.2.1. Условия получения дс I типа
- •2.2.2. Вид дс и смысл линий
- •2.2.3. Области диаграммы состояния
- •2.2.4. Кристаллизация различных сплавов в системе
- •1) Сплавы, содержащие 0…13% Sb
- •2) Сплавы, содержащие больше 13% Sb
- •3) Сплав, содержащий 13% Sb
- •2.2.5 Структуры, получаемые в системе
- •2.2. Сплавы с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •2.2.1. Области диаграммы состояния
- •2.2.2. Кристаллизация сплавов в равновесных условиях
- •2.2.3. Кристаллизация сплавов в неравновесных (реальных) условиях
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Результаты работы
- •5. Охрана труда
- •Контрольные вопросы а. По системе с отсутствием растворимости в твердом состоянии (Pb-Sb)
- •В. По системе с неограниченной растворимостью (Cu-Ni)
- •2.1.5. Кристаллизация сплавов разных концентраций кремния
- •2.1.6.Структуры, получаемые в системе
- •2.1.7. Морфология вторичных кристаллов
- •2.1.8. Строение эвтектики
- •2.1.9. Влияние модифицирования на структуру силумина
- •2.2. Сплавы с ограниченной растворимостью и перитектическим превращением
- •2.1.2. Вид диаграммы состояния олово-сурьма и ее анализ
- •2.1.3. Характеристика диаграммы состояния
- •2.1.4. Области на диаграмме состояния
- •2.1.5. Смысл линий и характерные точки
- •2.1.6. Сущность перитектического превращения и его продукт
- •2.1.7. Кристаллизация разных сплавов в системе
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Охрана труда
- •Контрольные вопросы Список литературы
1) Сплавы, содержащие 0…13% Sb
При охлаждении до линии АС жидкость пересыщается Pb, и избыток свинца выделяется из жидкого раствора в виде первичных кристаллов PbI.
Таким образом, ниже линии АС сплав состоит из двух фаз – L+PbI.
По мере выделения свинца PbI жидкость им обедняется и обогащается сурьмой Sb, состав жидкости меняется по кривой 1-С. На подходе к точке 2 жидкость приобретает состав точки С (13% Sb).
2) Сплавы, содержащие больше 13% Sb
Выше линии BC жидкость обогащена кристаллами сурьмы Sb. По достижении BC жидкий раствор ею пересыщается и ниже этой линии выделяется SbI – жидкость ею обедняется, ее состав меняется по кривой 4-С. На подходе к точке 5 жидкий раствор также приобретает состав точки С.
В точке С кривые АС и ВС пересекаются и при температуре 245С жидкий раствор становится насыщенным одновременно и по Pb и по Sb – затвердевает с одновременной кристаллизацией Pb и Sb, образующих смесь регулярно чередующихся тонких пластинок Pb и Sb.
Одновременная кристаллизация двух фаз из жидкости называется эвтектическим превращением (ЭЧП)
LCэвк (Pb+Sb)
Продуктом ЭЧП является эвтектика – механическая смесь двух видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкости.
3) Сплав, содержащий 13% Sb
В точке С кристаллизуется при температуре 245С сразу с образованием эвтектики.
Таким образом, первичная кристаллизация любых сплавов в этой системе заканчивается образованием эвтектики. Точка С - эвтектическая точка. Сплавы, отвечающие по составу точки С - эвтектические, левее – доэвтектические, правее - заэвтектические.
2.2.5 Структуры, получаемые в системе
Сплав эвтектического состава (13%Sb) имеет структуру, состоящую из 100% эвтектики (рис.2,б). Эвтектика - не фаза, а сложная структурная составляющая, так как представляет собой смесь двух твердых фаз - Pb и Sb.
В до - и заэвтектических сплавах, кроме эвтектики, содержатся крупные первичные кристаллы PbI или SbI, выделившиеся из жидкости и часто имеющие правильную форму, например, у кристаллов SbI (рис.2,а,в). Первичные кристаллы – не являются фазой, а лишь ее частью, они – простые структурные составляющие. Структура и фазовый состав сплавов в системе Pb-Sb приведены в табл. 2.
Таблица 2. Структура и фазовый состав сплавов в системе Pb-Sb
№ сплава |
Химический состав сплава |
Структура |
Количество структурных составляющих |
Фазы |
Количество фаз |
|
Эвтектика, % |
Первичные кристаллы, % |
|||||
2 |
5%Sb+95%Pb |
PbI+эвт(Pb+Sb) |
38,5 |
61,5 (PbI) |
Pb и Sb |
5%Sb+95%Pb |
3 |
10%Sb+90%Pb |
PbI+эвт(Pb+Sb) |
77 |
23 (PbI) |
Pb и Sb |
10%Sb+90%Pb |
4 |
13%Sb+87%Pb |
эвт(Pb+Sb) |
100 |
– |
Pb и Sb |
13%Sb+87%Pb |
5 |
40%Sb+60%Pb |
SbI+эвт(Pb+Sb) |
69 |
31 (SbI) |
Pb и Sb |
40%Sb+60%Pb |
6 |
60%Sb+40%Pb |
SbI+эвт(Pb+Sb) |
46 |
54 (SbI) |
Pb и Sb |
60%Sb+40%Pb |
а б в
Рис.2. Схемы структур доэвтектического сплава – а, эвтектического сплава – б, заэвтектического сплава – в
Выводы по системе Pb - Sb:
1) Структура сплава зависит от химического состава.
2) Общим в структуре всех сплавов системы является наличие эвтектики (есть во всех сплавах, где есть эвтектическое превращение).
3) Структурный признак эвтектического сплава - 100% эвтектики, доэвтектических – наличие PbI, заэвтектических – SbI .
4) Структуры разных доэвтектических сплавов отличаются соотношением структурных составляющих PbI и эвтектики; чем ближе к эвтектической точке С, тем больше количество эвтектики и меньше первичных кристаллов.
5) Фазовый и структурный состав в системе Pb - Sb не совпадают.