Кристаллизация и структурообразование сплавов.

Сплав I.

Критическая точка I - начало кристаллизации твердого раство­ра α :

 

Критическая точка 2. - конец кристаллизации твердого раство­ра α.

 

При кристаллизации в интервале температур между точками 1-2 жидкая и твердая фазы изменяют состав. Изменение концентрации жид­кости определяется линией ликвидус АnВ, а концентрации твердого раствора - линией солидус АmВ. Например, в сплаве I при температу­ре t₁ состав жидкой фазы соответствует точке c, твердой - точ­ке d , спроектированными на ось концентраций. По правилу отрезков количество твердой фазы

Структура сплава: зерна однородного твердого раствора α.

Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой неограничен­
но растворимы в жидком состоянии, ограниченно- в твердом, при
кристаллизации образуют эвтектическую смесь (эвтектику) (рис.7):

АЕС - ликвидус

АВЕFС - солидус

АЕ - начало кристаллизации твердого раствора α _•

АВ - конец кристаллизации твердого раствора α _•

ЕС - начало кристаллизации твердого раствора β_•

СF- конец кристаллизации твердого раствора β _•

ВМ - ограничение растворимости компонента В в кристаллической

решетке компонента А.

FN- ограничение растворимости компонента А в кристаллической

решетке компонента В.

Точки В, F - максимальная растворимость компонентов друг в друге. Диаграмма отличается от диаграммы (рис.4) наличием двух об­ластей граничных твердых растворов α и β. Компоненты в чистом виде в сплавах этой системы макроскопически не присутствуют, а находятся только в виде твердых растворов α и β.

Кристаллизация и структурообразование в сплавах, состав которых находится в интервале проекций точек В и F .диаграммы (рис.7) на ось концентраций, происходят аналогично ранее рассмотренным примерам диаграммы с нерастворимыми в твердом состоянии компонентами, только вместо компонентов А и В присутствуют твердые растворы α и β.

Кристаллизация и структурообразование сплавов IV ( V )

Критическая точка I - начало кристаллизации твердого раствора. α(β), две фазы: жидкость и α(β). В интервале темпера­тур между точками 1 и 2 идет кристаллизация:

Критическая точка 2 - конец кристаллизации α(β), в структуре сплава осталась одна фаза - α(β). В интервале температур меж­ду точками 2 и 3 - охлаждение твердого раствора α(β). За счет снижения растворимости твердый раствор становится насыщенным. Критическая точка 3 - начало выделения вторичного твердого раство­ра β_II(α_II) из пересыщенного твердого раствора α(β) вследствие уменьшения растворимости компонентов при снижении температу­ры. В интервале температур между точкой 3 и комнатной выделяется вторичный твердый раствор β_II(α_II) .В структуре сплава две фазы:

IV - ; V - .

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое диаграмма состояния?

2. Какой метод положен в основу построения диаграммы олово-цинк?

3. Что называется компонентом, фазой?

4. Как определяется концентрация фаз?

5. Как определяется соотношение масс фаз?

6. Каковы особенности эвтектического сплава?

7. Нарисовать диаграмму состояния с ограниченной и неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и проставить все фазы.

8. Нарисовать диаграмму состояния, когда компоненты не растворяют­ся друг в друге, когда образуется устойчивое химическое соеди­нение, проставить все фазы.

9. Как определяется число степеней свободы в критических точках?

 

 

4.СТАЛИ

4.1. МИКРОАНАЛИЗ И ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ.

 

Металлы, применяемые в технике, имеют, как правило, поли­кристаллическое строение, т.е. состоят из множества мелких, раз­лично ориентированных кристаллических зерен.

Размеры кристаллических зерен очень малы и обычно измеря­ются сотыми долями миллиметра. Поэтому увидеть их можно только с помощью микроскопа, т.е. системы оптических линз, увеличиваю­щих изображение предметов во много раз. В современных металло­графических микроскопах, подбирая соответствующие объективы и окуляры, можно получать различное увеличение, вплоть до 2000 раз

Строение металлов видимое в микроскопах называется микрострукту­рой, а изучение микроструктуры металла называется микроанали­зом.

Между микроструктурой и многими свойствами металла су­ществует определенная связь. Поэтому микроанализ металлов имеет большое значение при изучении свойств металлов.

При помощи микроанализа определяют:

1. Форму и размер кристаллических зерен, из которых состоит ме­талл или сплав.

2. Изменение структуры сплава, происходящее под влия­нием различных режимов термической и химико-термической об­работки, а также после внешнего механического воздействия на сплав.

3. Микропороки металла - микротрещины, раковины и т.д.

4. Неметаллические включения - сульфиды, оксиды и т.д.

5. Химический состав некоторых структурных составляющих по их
характерной форме и характерному окрашиванию специальными
реактивами.

Для микроанализа из испытываемого материала вырезают об­разец и путем ряда операций (шлифования, полирования, травления) доводят его поверхность до такого состояния, что становится воз­можным исследовать микроструктуру.

Подготовленная для исследования под микроскопом поверх­ность образца называется микрошлифом.

Таким образом микроскопический анализ состоит: из приготовления микрошлифа и исследования микрошлифа с помощью металлографического микроскопа.