Диаграмма состояния сплавов, образующих неограниченные твердые растворы

Общий вид диаграммы такого типа показан на рис. 2.9.

Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии

Рис. 2.9. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии

Твердыми растворами называют фазы, в которых один из компонентов сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы другого располагаются в решетке первого компонента. Различают твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения (рис. 2.10).

При образовании твердого раствора замещения атомы растворенного компонента замещают часть атомов растворителя в его кристаллической решетке.

Кристаллические решетки

Рис. 2.10. Кристаллические решетки: а — компонент А: б — компонент В, в — твердый раствор замещения; г — твердый раствор внедрения

При образовании твердого раствора внедрения атомы растворенного компонента располагаются в междоузлиях кристаллической решетки.

Твердые растворы замещения могут быть неограниченными (любое количество атомов А может быть заменено атомами В) и ограниченными.

Условия образования неограниченных твердых растворов: наличие у обоих компонентов одинаковых кристаллических решеток, достаточно малое различие атомных размеров компонентов, компоненты должны располагаться близко друг к другу в периодической системе элементов.

Если два металла перечисленным условиям не отвечают, то они могут ограниченно растворяться друг в друге, причем растворимость тем меньше, чем больше различие в размерах атомов.

Твердые растворы внедрения образуются обычно между металлом- растворителем и металлоидом, имеющим гораздо меньший атомный объем (углерод, азот, бор и др.). На диаграмме (см. рис. 2.9) при температуре выше линии называемой линией ликвидус (Z,), все сплавы находятся в жидком состоянии.

При температуре ниже лини tAtstB, называемой линией солидус (У), все сплавы находятся в твердом состоянии в виде a-твердого раствора, состоящего из компонентов Ли В.

Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся жидкая фаза и a-твердый раствор компонента В в компоненте А.

Для определения состава фаз, находящихся в равновесии при любой температуре в этой области, проводят линию, параллельную оси концентраций (коноду), до пересечения с линиями ликвидус и солидус. При температуре /, проекция точки пересечения коноды с линией ликвидус /| на ось концентраций укажет состав жидкой фазы (на рис. 2.9 — 75% Л, 25% В): проекция точки пересечения коноды с линией солидус 5, на ось концентраций укажет состав твердой фазы a-твердого раствора (на рис. 2.9 — 10% А, 90% В). При дальнейшем охлаждении сплава I при температуре /2 состав жидкой фазы в точке /2 — 90% А, 10% В, состав a-твердого раствора — 80% 5, 20% А. Из приведенных составов фаз видно, что в процессе кристаллизации имеет место химическая неоднородность образующихся кристаллов a-твердого раствора, получившая название ликвация. Чем больше расстояние между линиями ликвидус и солидус, тем больше ликвация.

Схема микроструктуры сплавов — твердых растворов приведена на рис. 2.11

Схема микроструктуры твердого раствора

Рис. 2.11. Схема микроструктуры твердого раствора

Для определения количества фаз, находящихся в равновесии при температуре Д (см. рис. 2.9), используется правило отрезков: количество жидкой фазы определяет отношение отрезков lisi/l[su а количество твердой фазы — г,/,//^-,.

Сплавы, кристаллизующиеся с образованием неограниченных твердых растворов, имеют хорошую деформируемость, но низкие литейные свойства.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >