Основные положения

По сравнению с чистыми металлами сплавы обладают лучшими механическими и технологическими свойствами. Сплавы в основном получают сплавлением различных металлов или металлов с металло­идами. Однородный жидкий раствор при кристаллизации образует следующие типы сплавов: механические смеси, химические соедине­ния, твердые растворы и промежуточные фазы.

В теории сплавов широко применяют такие понятия как компо­нент и фаза. Дадим определение этим понятиям. Компонентами назы­ваются химические элементы или их устойчивые соединения, наи­меньшее число которых достаточно для образования всех фаз систе­мы. Фаза - это структурно-однородная часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела, при переходе через кото­рую резко изменяются свойства.

Сплавы могут быть однофазными (гомогенными) и многофазными (гетерогенными), Диаграммы состояния являются теоретической ос­новой создания сплавов и показывают графически фазовое и структурное состояние сплавов в зависимости от температуры и концент­рации. Диаграммы, описывающие переход из жидкого состояния в твердое, называются первичными. Диаграммы, отображающие перекрис­таллизацию в твердом состоянии (переменная растворимость, поли­морфное превращение), называются вторичными. Диаграммы состояния обычно строят экспериментально. Однако в настоящее время разрабо­таны методы их расчета по термодинамическим функциям с применени­ем ЭВМ.

При построении диаграмм состояния по оси ординат откладыва­ется температура, по оси абсцисс - концентрация компонентов (рис. I). Левая крайняя вертикаль соответствует 100%-ному содержанию компонента А (0$ В), а правая - 100$-ному содержанию ком­понента В (0$ А). Процентное содержание компонента В в сплавах возрастает слева направо, а компонента А, наоборот, справа на­лево. Например, сплав I имеет концентрацию 22% В и 78% А, сплавII – 50% В и 50$ А, сплав III – 78%В и 22% А (см.рис.I).

Для построения диаграммы состояния берут серию сплавов с различным содержанием компонентов. Для каждого сплава строят термограмму - (кривую охлаждения)с помощью метода термического анализа. Для этого исследуемые сплавы нагревают в печи до жид­кого состояния, а затем медленно охлаждают. По данным изменений температуры во времени строят кривые охлаждения. По перегибам на кривых, либо температурным остановкам (горизонтальным площадкам) определяются температуры фазовых превращений - критические точ­ки I, 2, ..... 10. Полученные значения критических точек перено­сят на вертикальные линии соответствующих сплавов на диаграмме температура - концентрация. Соединив точки начала и конца крис­таллизации, получают линии фазовых превращений - диаграмму сос­тояния. На рис. I показаны кривые охлаждения для чистых компонен­тов А и В, а также для сплавов I, II, III.

В данном случае компоненты близки по свойствам и неограни­ченно растворимы в жидком и твердом состоянии, образуя непрерыв­ный ряд твердых растворов. Образуется диаграмма состояния, имею­щая вид "чечевицы" или "двояковыпуклой линзы". Линия начала крис­таллизации (А' и В’) называется линией ликвидус (ликвидус - жид­кий). Выше этой линии сплавы находятся в жидком состоянии. Линия конца кристаллизации (В’ с а') называется линией солидус (солидус - твердый) В ниже ее сплавы находятся в твердом состоянии. Экспериментально построенные кривые охлаждения и диаграммы состояния проверяют по правилу фаз.