ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ, КОМПОНЕНТЫ КОТОРЫХ ИМЕЮТ ПОЛИМОРФНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ

Полиморфные превращения одного или обоих компонентов сплава изменяют его структуру и свойства. Такие превращения происходят во многих промышленных сплавах, например сплавах железа, титана и др.

Диаграмма состояния сплавов, образующих твердые растворы с неограниченной растворимостью, в которых один из компонентов А имеет две модификации а и (3, представлена на рис. 43, а.

В случае, приведенном на рис. 43, а, все сплавы после затвердевания состоят из однородного (3-раствора, который является твердым раствором компонентов А (в состоянии, когда он имеет (3-модификацию) и В. При понижении температуры (3-модификация компонента А превращается в a-модификацию. В связи с этим в области, ограниченной линиями ас и ab, в равновесии находятся две фазы а 4- (3, где а-фаза является твердым раствором компонента В в a-модификации компонента А; (3-фаза — твердым раствором В в (3-модификации компонента А. Ниже линии ab сплавы состоят только из a-фазы. Кристаллическая решетка а-раствора отлична от решетки (3-раствора. На диаграмме (см. рис. 43, а)

Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения

Рис. 43. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения:

а — полиморфное превращение одного компонента: б — то же, двух компонентов н образование эвтектоида линия ас при охлаждении соответствует температуре начала, а линия ab — температуре окончания полиморфного а р-превра- щения.

При температурах ниже линии ас p-твердый раствор в условиях равновесия становится неустойчивым и в его кристаллах возникают зародыши a-твердого раствора. Развитие превращения Р -? а возможно только при дальнейшем охлаждении сплава. Образующиеся кристаллы a-твердого раствора при понижении температуры изменяют свой состав по линии ab, а кристаллы p-твердого раствора — по линии ас.

При температурах, отвечающих линии ab, полиморфное р -? а- превращение заканчивается; и при более низкой температуре сплавы имеют однофазную структуру a-твердого раствора. В сплавах, находящихся между точками b и с, р -*? «-превращение при нормальной температуре не заканчивается, и после охлаждения эти сплавы сохраняют двухфазную структуру а -Ь р.

Сплавы, лежащие правее точки с, не претерпевают полиморфного превращения и при всех температурах имеют структуру P-твердого раствора.

Из диаграммы состояния видно, что полиморфное р -*• а-превращение при охлаждении в условиях, близких к равновесию, протекает в интервале температур и сопровождается диффузионным перераспределением компонентов между обеими фазами.

Диаграмма состояния сплавов, у которых высокотемпературные модификации компонентов (р) обладают полной взаимной растворимостью, а низкотемпературные (а) — ограниченной, приведена на рис. 43, б. В результате первичной кристаллизации все сплавы этой системы образуют однородный p-твердый раствор.

С понижением температуры p-твердый раствор распадается вследствие ограниченной растворимости компонентов в а-модифи- кации. Линии ас и cb соответствуют температурам начала распада p-твердого раствора. При температурах ниже линии ас в равновесии находятся кристаллы твердых растворов Р и а, состав которых определяется линиями ас ф-фаза) и ad (а-фаза).

При температурах ниже линии Ьс в равновесии находятся р- и а'-фазы. Состав p-твердого раствора при понижении температуры изменяется по линии cb, а а'-фазы по линии be. По достижении изотермы dee твердый раствор р, состав которого отвечает точке с, при постоянной температуре распадается (С = 0): рс -*? + а,.

Распад p-раствора на смесь двух фаз а и а' может быть описан аналогично эвтектическому превращению, но в этом случае исходной фазой будет твердый раствор (а не жидкость, как это встречается при эвтектическом превращении). Подобное превращение в отличие от эвтектического называют эвтектоидным, а смесь полученных кристаллов (а 4- а') — эвтектоидом. Сплавы, расположенные левее точки с, называются доэвтектоидными; сплав, отвечающий точке с,эвтектоидным, а сплавы, лежащие правее точки с, — заэвтектоидными.

Линия df указывает на изменение предельной раетворимоети компонента В в a-модификации компонента А в зависимости от температуры, а линия ek — компонента А в a-модификации компонента В.

Распад твердого раствора может происходить и в условиях больших степеней переохлаждения. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше будет количество избыточных фаз (а или а') и больше эвтектоида. В области, очерченной линиями Ь'са' (см. рис. 43, б), избыточные фазы выделяться не будут. В этой области образуется только квазиэвтектоид, который отличается от эвтектоида непостоянством своей концентрации. В доэвтектоидных сплавах квазиэвтектоид обеднен компонентом В относительно равновесного содержания (см. рис. 43, б, точка с), а в заэвтектоид- ных сплавах обогащен компонентом В.

Строение эвтектоида всегда тоньше, чем эвтектики. Чем больше степень переохлаждения p-твердого раствора, тем дисперснее фазы, образующие эвтектоид. Изменяя степень дисперсности фаз в эвтектоиде, можно в широких пределах менять механические и физические свойства сплавов.

При переохлаждении p-твердого раствора до низких температур протекает мартенситное превращение. В результате мартенситного превращения, особенно в сталях, сильно повышается твердость. В связи с этим нагрев стали до температур, соответствующих области стабильного p-твердого раствора, и последующее быстрое охлаждение для получения структуры мартенсит также называют закалкой. Распад мартенсита при нагреве называют отпуском.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >