Превращением одного из компонентов

Большой практический интерес представляют сплавы, у которых один из компонентов или оба имеют полиморфные превращения. В этих сплавах можно получить метастабильные состояния структуры с новыми свойствами (при термической обработке). Диаграмма такого сплава представлена на рис.6.6.

Сплав I после полного затвердевания в точке 2 в твёрдом состоянии в интервале температур точек 3 и 4 изменяет кристаллическую структуру. Это вызвано полиморфизмом компонента А, который до температуры точки А имеет тип кристаллической решётки А_α, а при более высокой температуре – А_γ. Причем, кристаллическая решётка А_γ такая же, как и у компонента B, в результате чего между ними образуется непрерывный ряд твёрдых растворов.

В сплавах, составы которых лежат между точками Х_а и Х_в, превращение γ→α при охлаждении не заканчивается и сплав остаётся двухфазным (γ+α). Сплавы, лежащие правее точки Х_в в твёрдом состоянии не испытывают превращений. Структура у них одинаковая – γ-твёрдый раствор.

Рис.6.6. Диаграмма состояния сплавов с полиморфным

превращением одного из компонентов

Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями

Компонентов и эвтектоидным превращением

После кристаллизации всех сплавов данной системы в определённом интервале температур образуется твёрдый раствор γ, который при понижении температуры ниже t_э испытывает эвтектоидное превращение:

γ_с→ α_E+β_F

Образовавшуюся смесь двух твёрдых фаз принято называть эвтектоидом (рис.6.7).

В связи с переменной растворимостью компонентов, в твёрдых растворах α и β при дальнейшем охлаждении следуют вторичные выделения твёрдых растворов β_II и α_II.

Рис.6.7. Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями

компонентов и эвтектоидным превращением

Физические и механические свойства сплавов

В равновесном состоянии.

Впервые на связь между видом диаграммы и свойствами указал Н.С.Курнаков.

Для непрерывных твёрдых растворов зависимость свойств от состава фаз изображается кривыми, а для двухфазных смесей прямыми линиями.

Эти закономерности указывают на то, что у твёрдых растворов такие свойства как твёрдость НВ, удельное сопротивление и др. всегда превосходят аналогичные свойства исходных компонентов.

Упрочнение твёрдых растворов при сохранении пластичности используют на практике. Так, при растворении в железе кремния или марганца (2%) прочность увеличивается в 2 раза, а пластичность уменьшается всего на 10%. Растворение Al (в количестве 5%) в меди, повышает прочность Cu, а пластичность не изменяет. Раствор Cr (более 13%) в Fe делает железо коррозионно-стойким.

Большой практический интерес представляют технологические свойства твёрдых растворов.

Сплавы в состоянии твердых растворов хорошо обрабатываются давлением и трудно – резанием. Литейные свойства твёрдых растворов, как правило, неудовлетворительны. Наилучшей жидкотекучестью (для литья) обладают эвтектические сплавы.

Промежуточные фазы в большинстве случаев обладают высокими твёрдостью, температурой плавления, хрупкостью.

Закономерности Курнакова являются основой при разработке составов сплавов с заданными свойствами. Однако относятся они к сплавам в равновесном состоянии, поэтому применение их ограничено.