Диаграмма состоянийсплавов 1 и 2 типов

Диаграммы состояния представляют собой графическое изображение фазового состояния сплавов в зависимости от температуры и концентрации компонентов. Диаграммы состояния строят для условий равновесия, т. е. такого состояния сплава, которое достигается при очень малых скоростях

охлаждения или длительном нагреве. Диаграммы состояния сплавов в равновесном состоянии являются теоретическими диаграммами, так как истинное равновесие в практических условиях достигается редко. В большинстве случаев сплавы находятся в метастабильном состоянии, т. е. в состоянии с ограниченной устойчивостью.

Диаграмма состояния второго типа. К диаграмме состояния второго типа относятся сплавы, которые характеризуются полной взаимной растворимостью компонентов как в жидком, так и в твердом состоянии. Полной взаимной растворимостью обладают такие сплавы системы: медь — никель, железо — никель, кобальт — хром.
На рисунке 15 показана диаграмма состояния сплавов Си—Ni. Температура плавления чистой меди 1083°С, а никеля—1455°С. При температурах, лежащих выше кривой АСВ (линия ликвидуса), все сплавы находятся в жидком состоянии, при температурах ниже кривой ADB (линия солидуса) — в твердом. Между линиями ликвидуса и солидуса сплавы находятся частично в виде твердых кристаллов и частично в виде жидкого сплава

Диаграмма состояния первого типа. По этому типу диаграммы состояния кристаллизуются такие двойные сплавы, как свинец — сурьма (Pb—Sb), олово — цинк (Sn—Zn). Температура плавления свинца равна 327"С, то есть при этой температуре свинец из твердого состояния переходит в жидкое. Температура плавления сурьмы равна 631 °С. Если взять сплавы Pb—Sb различного состава с постепенно увеличивающимся содержанием сурьмы (5% Sb —95% Pb, 13% Sb —87% Pb, 40% Sb — 60% Pb) и медленно их охлаждать, то получатся кривые охлаждения, представленные на рисунке 13.

Кривые охлаждения показывают, что сплавы в отличие от чистых металлов имеют две критические точки: температуру начала и температуру конца кристаллиазации. При нижней критической температуре (246°С) все сплавы Pb—Sb окончательно затвердевают. При верхних критических температурах, которые для разных по составу сплавов неодинаковы, происходит только начало затвердевания сплава (начало перехода из жидкого состояния в твердое). При этом в зависимости от процентного содержания Pb и Sb в сплавах в момент начала затвердевания начинает кристаллизоваться либо Pb, либо Sb (это зависит от того, каким из указанных металлов пересыщен сплав данного состава при соответствующей температуре).
При соединении точек начала и конца затвердевания кривых охлаждения получается диаграмма состояния сплавов свинца и сурьмы (рис. 14).

Выше линии АСВ все свинцово-сурьмистые сплавы находятся в жидком состоянии. Линия АСВ соответствует началу затвердевания сплавов и называется линией ликвидуса (ликвидус — «жидкий»). Линия ВСЕ соответствует концу затвердевания сплавов и называется линией солидуса (соладус — «твердый»). Ниже этой линии все сплавы «находятся в твердом состоянии.
По линии АС из сплавов, содержащих менее 13% сурьмы, начинает кристаллизоваться чистый свинец, па линии СВ из сплавов, содержащих более 13% сурьмы, начинает кристаллизоваться чистая сурьма.
В точке С, отвечающей составу 13% Sb и 87% Pb, одновременно кристаллизуются и свинец и сурьма с образованием тонкой «механической смеси кристаллов Sb и Pb. Такая структура называется эвтектикой. Сплав, соответствующий точке С, называется эвтектическим и характеризуется самой низкой температурой плавления по сравнению со всеми сплавами Pb—Sb. Сплавы, по составу лежащие левее точки С, называются доэвтектическими, а правее — заэвтектическими.
Рассмотрим процессы кристаллизации доэвтектиче-ского сплава, содержащего 5% Sb, и заэвтектического, содержащего 40% Sb.
Доэвтектический сплав выше линии ликвидуса АС находится в жидком состоянии. Когда сплав при охлаждении достигает линии АС, начинают образовываться кристаллы чистого свинца. Процесс продолжается до температуры 246°С (линия DCE). При этом в жидкой части сплава будет возрастать содержание сурьмы и при достижении эвтектической температуры 246 С жидкая часть сплава, соответствующая по составу точке С (13% Sb + 87% Pb), затвердевает, образуя эвтектику, состоящую из кристаллов Sb и Pb. Аналогично происходит затвердевание всех доэвтектических сплавов. Ниже линии солидуса (246°С) сплавы имеют структуру, которая состоит из кристаллов свинца, выделившегося в интервале температур от линии ликвидуса до линии солидуса, и эвтектики, образовавшейся при окончательном затвердевании сплавов на линии солидуса.
Заэвтектический сплав с содержанием 40% Sb выше линии ликвидуса СВ находится в жидком состоянии, и, когда он при охлаждении достигает линии СВ, образуются кристаллы сурьмы, которые продолжают выделяться ДО ЛИНИИ СЕ (246°С). Рис. 15. Диаграмма состоя-В интервале температур ния сплавов медь-никель между линиями ликвидус и солидус количество кристаллов Sb непрерывно растет, а жидкая часть сплава меняет свой состав; при температуре 246 °С жидкая часть сплава имеет состав, соответствующий точке С (13 % Sb + 87 % Pb), и кристаллизуется с образованием эвтектики. Аналогично затвердевают все заэвтектические сплавы. Только один сплав этой системы— сплав с эвтектической концентрацией (13% Sb + + 87% Pb) затвердевает при одной и той же температуре (246 °С) с образованием структуры, состоящей только из эвтектики без избыточных кристаллов чистого компонента.

7.Ликвация сплавов.Виды.Меры борьбы с ней.

ЛИКВАЦИЯ

(от лат. liquatio - разжижение, плавление), сегрегация (от позднелат. segregatio - отделение), в металлургии - 1) неоднородность хим. состава сплавов, возникающая при их кристаллизации. Л. обусловлена тем, что сплавы, в отличие от чистых металлов, кристаллизуются не при одной темп-ре, а в интервале темп-р. При этом состав кристаллов, образующихся в начале затвердевания, может существенно отличаться от состава последних капель кристаллизующегося маточного р-ра. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем сильнее развивается Л., причём наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, к-рые наиболее сильно влияют на ширину интервала кристаллизации (для стали - сера, кислород, фосфор, углерод). Л. оказывает, как правило, вредное влияние на качество металла, т. к. приводит к неравномерности его св-в. Различают дендритную Л. (см. Дендрит), к-рая проявляется в микрообъёмах сплава, близких к размеру зёрен, и зональную Л., наблюдаемую во всём объёме слитка.

2) Металлургич. процесс разделения металлов, осн. на расслоении расплава вследствие разницы плотностей его компонентов.

Различают дендритную Ликвация (в металлургии), которая проявляется в микрообъёмах сплава, близких к размеру зёрен, и зональную Ликвация (в металлургии), наблюдаемую во всём объёме слитка. Дендритная Ликвация (в металлургии)выражается в том, что оси дендритных кристаллов отличаются по химическому составу от межосных пространств. Этот вид Ликвация (в металлургии) может быть в значительной степени устранён при длительном отжиге металла (так называемая гомогенизация) в результате диффузии примесей. Зональная Ликвация (в металлургии) выражается в наличии в слитке нескольких зон с различным химическим составом, которые в зависимости от характера отклонений от среднего состава сплава называются зонами положительной или отрицательной Ликвация (в металлургии) Различают осевую и внеосевую Ликвация (в металлургии) Для уменьшения зональной Ликвация (в металлургии)ограничивают размеры слитков, а также применяют специальные металлургические процессы: непрерывную разливку, переплав в водоохлаждаемом кристаллизаторе (электрошлаковый или вакуумный) и т. п.