Сплавы с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии

Диаграмма состояния сплавов, образующих твердые растворы с ограниченной растворимостью компонентов, и изменение их преде­ла прочности на разрыв а_в, твердости и удельного сопротивления р в зависимости от состава представлены на рис. 10.10.

Выше линии ликвидуса АСВ все сплавы системы, состоящей из компонентов А и Б (например, Си и Ag), находятся в виде жидких рас­творов (рис. 10.10, а, в). Ниже линии солидуса ADCEB все сплавы на­ходятся в -твердом состоянии, образуя три структурные области: из кристаллов а-фазы и р-фазы и механической смеси а- и р-кристал- лов, размещенной в области FDCEG. В отличие от сплавов, образую­щих гетерогенные структуры, у сплавов с ограниченной растворимо­стью компонентов в твердом состоянии а-фаза представляет твердый раствор компонента Б в A (Ag в Си), а р-фаза — твердый раствор ком­понента А в Б (Си в Ag). Максимальные концентрации растворенных компонентов Б и А соответственно в а- и р- твердых растворах имеют место при температуре, отвечающей линии ОСЕ и выше ее (для спла­вов системы Си—Ag 779 °С). При охлаждении сплавов до 0 °С концен­трация компонента Б в а-твердом растворе уменьшается (см. кривую DF; Ag уменьшается в а-твердом растворе); уменьшается также кон­центрация компонента А в p-твердом растворе, см. кривую EG (Си уменьшается в p-твердом растворе). Если при температуре 779 °С в а- твердом растворе Ag содержится 7 %, а Си в p-растворе — 8 %, то при 0°С концентрация Ag в а-твердом растворе уменьшается почти до 0 %, а концентрация Си в p-твердом растворе — до 1 %. Таким об­разом, состав а- и р- фазы переменен и с понижением температуры изменяется соответственно по линии DF и FG.

Твердые растворы а- и р- фазы с максимальной концентрацией растворенного компонента (соответственно Б и А) образуются между линиями ликвидуса и солидуса. В этих областях а- и р-фазы нахо­дятся вместе с жидким раствором. На линии DCE сплавы затвердева­ют и образуют механическую смесь кристаллов а-твердого раствора и p-твердого раствора. Двухкомпонентные сплавы, в которых проис­ходит одновременная кристаллизация а- и р-фазы при постоянной и самой низкой для данной системы температуре, называются эвтек­тическими, а структура — их эвтектикой. Эвтектический сплав обра­зуется в точке С. Сплавы, располагающиеся влево от эвтектического

100 50 0%Cu в

О 50 100%Ag б

Рис. 10.10. Диаграмма состояния сплавов, образующих твердые растворы с ограни­ченной растворимостью компонентов, в общем виде (а) и для системы Си—Ag (в); изменение физико-химических свойств в зависимости от состава (б)

состава (левее точки С) и имеющие концентрацию компонентов в пределах точек Z) и С, называются доэвтектическими, а справа точ­ки С — в пределах точек С и Е — заэвтектическими.

Как уже отмечалось, с понижением температуры растворимость компонента Б в а-фазе и компонента А в р-фазе все время снижается. В результате а- и p-твердые растворы становятся пересыщенными и происходит вторичная кристаллизация: компонент Б выделяется из ос- фазы, образуя отдельные кристаллы, называемые вторичными (р_п), а компонент А — из р-фазы, образуя вторичные кристаллы — а_п. Эти вторичные кристаллы а_п и р_п находятся не в структурно свободном со­стоянии, а в виде твердого раствора; а_п — это твердый раствор компо­нента Б в А, а р_п — твердый раствор компонента А в Б. Таким образом, при понижении температуры на линии DF выделяются вторичные кристаллы р_и, а на линии EG — вторичные кристаллы а_п. Следова­тельно, в левой области диаграммы состояния образуется гетерогенная структура, представляющая механическую смесь кристаллов твердого раствора а и вторичных кристаллов р_п, а в правой — гетерогенная структура из смеси кристаллов р + а_п.

В доэвтектических сплавах (ниже линии DC) при охлаждении из а-фазы выделяется р_и-фаза и образуется гетерогенная структура (конгломератного типа), состоящая из эвтектики плюс а- и р_п-фа- за. В заэвтектических сплавах (ниже линии СЕ) при охлаждении из р-фазы выделяется а_н-фаза и образуется гетерогенная структура из эвтектики плюс р- и а_п-фаза.

У этих типов сплавов (см. рис. 10.10, б) в той части, где имеют место однофазные области твердых растворов (области а- и р-фазы),

Дата добавления: 2015-08-09