15. Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии.

При неограниченной взаимной растворимости компонентов они образуют твердый раствор а. Диаграмма состояния сплавов такого типа имеет вид, показанный на рис. 2.24. Кристаллизация компонентов (чистых металлов) происходит при постоянной температуре (С = О, как было показано выше). В процессе кристаллизации сплавы имеют одну степень свободы (можно менять температуру без изменения фазового состава). Действительно, структура состоит из двух фаз: жидкости (Ж) и твердого раствора (а). Таким образом, Ф = 2 (Ж и а), К = 2(компоненты А и В) и в соответствии с правилом фаз С = 2 — 2 + 1 = 1. Это означает, что кристаллизация происходит в интервале температур, а именно между линиями ликвидус(верхняя кривая) и солидус (нижняя кривая).

В процессе кристаллизации из жидкости выделяются кристаллы твердого раствора а, состав которых соответствует проекциям точек b_x, b₂ на ось абсцисс. Состав жидкости при этом также меняется и соответствует проекциям точек аъ а2 на ось абсцисс. Это означает, что состав твердого раствора меняется по линии солидус, а состав жидкости — по линии ликвидус. Для сплавов этого типа характерна внутрикристаллитная (внутризеренная) ликвация, проявляющаяся в пределах одного зерна. Центры кристаллизации, образованные на первых стадиях, содержат большее количество тугоплавкого компонента В (компонента с более высокой температурой плавления). В составе следующих слоев, присоединяющихся к выделившемуся центру при понижении температуры, количество этого компонента уменьшается (например, от проекции точки Ьх к проекции точки h2). Внутризеренная ликвация может быть уменьшена за счет диффузионных процессов, которые происходят во время продолжительной выдержки сплава при высоких температурах после его затвердевания.

16. Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии(с эвектикой, перитектикой).

О граниченная растворимость компонентов в металлических сплавах встречается гораздо чаще, чем неограниченная. На диаграмме состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов (рис. 2.25) линия АЕВ — линия ликвидус, линия ADCB — линия солидус. В этой системе образуются фазы, представляющие собой твердые растворы: ос (В в А) и Р (А в В). Предельная растворимость в твердом состоянии определяется линиями: DF (B в А) и CG (А в В). Процессы кристаллизации сплавов, находящихся на диаграмме левее точки F и правее точки G, такие же, как у сплавов, компоненты которых образуют твердые растворы с неограниченной растворимостью. Эти сплавы имеют однофазную структуру.

17. Диаграмма состояния для сплавов, образующих устойчивое химическое соединение.

Химическое соединение обладает определенным составом. Следовательно, если металлы А и В образуют химическое соединение АтВп, то этому соединению будет соответствовать определенная ордината на диаграмме состояния. Обычно химиче ское соединение имеет свою кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток металлов Л и В. Свойства химического соединения всегда резко отличаются от свойств металлов, из которых оно образовалось. Химическое соединение обладает высокой твердостью, малой пластичностью, большим электрическим сопротивлением и относительно низкой теплопроводностью. Рассмотрим диаграмму состояния сплавов магния с оловом —двух металлов, образующих химическое соединение Mg2Sn. Этому соединению соответствует ордината CMN. Оно плавится при температуре 778° С. Олово образует растворы ограниченной растворимости в магнии, а магний в олове практически не растворяется. Как магний, так и олово практически не растворяются в Mg2Sn. Линия AEXCE2B — ликвидус. Кристаллизация сплавов, расположенных левее точки Еъ начинается с выпадения твердого раствора олова в магнии. Растворимость олова в магнии в зависимости от температуры характеризуется линией ALQ Горизонтальная прямая ЬЕУМ — эвтектическая линия, соответствующая эвтектике твердого раствора олова в магнии и химического соединения Mg2Sn. Ниже линии LEX структура сплавов состоит из кристаллов твердого раствора олова в магнии и эвтектики. В кристаллах твердого раствора вследствие уменьшения растворимости олова при снижении температуры наблюдаются включения олова. Кристаллизация сплавов, расположенных правее точки до точки Е2, начинается с выпадения кристаллов химического соединения Mg2Sn. Горизонтальная линия NP — также эвтектическая линия, но при пересечении этой линии в процессе охлаждения сплавов будет образовываться эвтектика уже из кристаллов химического соединения Mg2Sn и олова. Кристаллизация сплавов, расположенных правее точки Е2, начинается с образования кристаллов олова. Как видно из рис. 37, диаграмму состояния сплавов при образовании одного устойчивого химического соединения можно рассматривать как две простые диаграммы: диаграмму состояния сплавов магния и химического соединения Mg2Sn и диаграмму состояния сплавов того же соединения и олова. Диаграмма состояния сплавов в случае образования одного химического соединения распадается на две, в каждой из которых химическое соединение играет роль самостоятельного компонента.