Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии (переменная растворимость)

В ряде сплавов фазовые превращения протекают в твердом состоянии. Сплавы такого типа изменяют механические свойства и структуру при специальной термической обработке. Превращения в твердом состоянии могут быть обусловлены полиморфизмом компонентов, их переменной растворимостью в твердом состоянии при изменении температуры, частичным распадом твердого раствора при понижении температуры.

Полиморфные превращения обуславливают процесс вторичной кристаллизации. Изменение типа кристаллической решетки одного из компонентов приводит к изменению растворимости в нем другого компонента. На рис. 3. приведена диаграмма состояния сплава, компоненты которого неограниченно растворимы в твердом состоянии. Но при этом компонент А имеет полиморфные модификации Аa и Аb. Температура полиморфного превращения – Тп.

Рис. 3. Диаграмма состояния (б) и кривые охлаждения (а) сплавов с полиморфным превращением компонентов.

При охлаждении сплава I ниже температуры Т₂ он кристаллизуется с образованием твердого раствора b. В диапазоне температур Т₃-Т₄ компонент А изменяет кристаллическую решетку, вследствие чего образуется a-твердый раствор. Сплавы, соответствующие области правее точки В (сплав II), не испытывают полиморфного превращения. После охлаждения такой сплав содержит кристаллы твердого b-раствора.

В некоторых спла вах с понижением температуры изменяется растворимость компонентов в твердом состоянии. Характерный вид диаграммы состояния таких сплавов приведен на рис. 4.

Рис. 4. Диаграмма состояния (б) и кривые охлаждения (б) сплава, компоненты которого имеют переменную растворимость в твердом состоянии.

На диаграмме линия АВС – ликвидус, АЕВDC – солидус, EBD – линия эвтектического превращения, EF и DG – линии предельной растворимости компонентов В в А (EF) и А в В (DG). Максимальная растворимость компонента В в А соответствует проекции точки Е на ось концентраций, компонента А в В – проекции точки D. При достижении сплавом I точки Т₃ из твердого a-раствора будет выделяться избыток компонента В в виде кристаллов твердого b-раствора. Образующиеся из твердой фазы кристаллы обозначают bII. Аналогичные превращения происходят при охлаждении сплава IV. Выделяющиеся из твердой фазы b-раствора кристаллы обозначают aII. Твердые a- и b-растворы в сплавах с понижением температуры распадаются с образованием bII- и aII-растворов. Состав bII- раствора соответствует точке G. Состав aII-раствора – точке F.

Существуют сплавы, компоненты которых обладают различной растворимостью при высоких и низких температурах. Характерный вид диаграмм состояния сплавов, у которых b-раствор устойчив, а a-раствор распадается при понижении температуры приведен на рис. 5.

Рис. 5. Диаграмма состояния сплава с эвтектоидным превращением.

При охладении сплава I до температуры Т2 в системе образуется b-раствор, который при температуре ниже Т3 распадается вследствие уменьшения растворимости компонентов. В этом температурном диапазоне существуют две фазы a+b. Дальнейшее понижение температуры приводит к распаду b-растора с выделением двух фаз: a и a’. Превращение, при котором из из одной твердой фазы образуются две, называется эвтектоидным. Общее уравнение эвтектоидного превращения b®a + a¢.

Дата добавления: 2015-07-15