Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Такая механическая смесь кристаллов, выделяющихся из жидкого сплава одновременно, называется эвтектикой (в переводе с греческого - хорошо сложенный). Сплавы указанной концентрации называют эвтектическими. Анализ процесса кристаллизации остальных сплавов свинца с сурьмой показывает, что в начале кристаллизации из жидкого сплава будут выделяться кристаллы того элемента, который является избыточным по отношению к эвтектическому составу (87% свинца и 13% сурьмы).
При кристаллизации сплавов а я б (рис. 25) в избытке к эвтектическому составу будет свинец; следовательно, в начале процесса кристаллизации будут выделяться кристаллы свинца. Это происходит до того момента, пока в жидком сплаве не останется 87% свинца и 13% сурьмы. Тогда при температуре 240° из оставшейся жидкости будет выделяться
23
эвтектика, и на этом процесс кристаллизации закончится. В твердом состоянии структура рассмотренных сплавов будет состоять из кристаллов свинца и эвтектики, представляющей собой равномерную механическую смесь свинца и сурьмы.
У сплавов в, г и д в избытке к эвтектическому составу будет сурьма. Поэтому процесс кристаллизации начнется с выделения кристаллов сурьмы, а закончится при температуре 240° выделением эвтектики. У этих сплавов в твердом состоянии структура будет состоять из кристаллов сурьмы и эвтектики. Чтобы построить диаграмму состояния сплавов свинец — сурьма, надо по оси абсцисс отложить концентрации рассмотренных нами сплавов и из полученных точек провести вертикальные линии, а на них отложить в определенном масштабе критические температуры начала и конца затвердевания сплава данной концентрации.
'О 5 10 20 W 60
Содержание сурьмы, 6%
Рис. 26. Построение диаграммы состояния сплавов свинец — сурьма. г.Лиио,, Сурьма
631
1
§ 327
1
1 ж
С 1
Д 1
1 N 1 1 J V
® ^ Содержание сурьмы, б°/о
100
Рис. 27. Диаграмма состояния сплавов свинец — сурьма.
Эти температуры определяются из кривых охлаждения. На оси ординат, соответствующей 0% сурьмы, откладываем температуру затвердевания свинца (327°), а на оси ординат, соответствующей 100% сурьмы, - температуру затвердевания сурьмы (631°). Таким образом, на диаграмме получим ряд точек. Если точки, соответствующие началу кристаллизации различных сплавов, соединить между собой и провести линию через точки, соответствующие концу кристаллизации рассмотренных сплавов, то получим диаграмму состояния сплавов свинец - сурьма (рис. 26).
24
Зерна свинца Зерна эвтектики
Зерна сурьмы
Рис. 28. Схема структур сплавов свинца с сурьмой: а - 5% сурьмы; б - 13% сурьмы; в - 60% сурьмы.
Эта диаграмма имеет пять различных областей, дающих представление о состоянии любого сплава свинец — сурьма при любой температуре (рис. 27): I - жидкий сплав; II - кристаллы свинца и жидкий сплав; III - кристаллы сурьмы и жидкий сплав; IV - кристаллы свинца и эвтектика; V - кристаллы сурьмы и эвтектика.
Линия ABC диаграммы называется линией ликвидуса (в переводе с греческого — жидкий); выше этой линии любой сплав свинца с сурьмой будет находиться в жидком состоянии. Линия DBE диаграммы называется линией солидуса (в переводе с греческого - твердый), или эвтектической линией. Ниже этой линии все сплавы свинца с сурьмой будут в твердом состоянии. Между линией ликвидуса и солидуса сосуществуют твердые кристаллы и жидкий сплав. Точка В диаграммы показывает состав эвтектики. Сплавы, расположенные левее этой точки, называются доэвтектическими, а правее ее - заэвтектическими. В структуре доэвтектических сплавов, кроме эвтектики, всегда будет некоторое количество свинца, а у заэвтектических, кроме эвтектики, будет сурьма. Схема структур сплавов свинца с сурьмой представлена на рис. 28.
Диаграмма состояния II рода. Из предыдущей диаграммы состояния мы видим, что жидкий раствор, в котором атомы сурьмы находились среди атомов свинца, .при затвердевании распадается на кристаллы одного из металлов и эвтектику. Однако имеются такие сплавы, где жидкий раствор при затвердевании не распадается на указанные элементы. Из него образуется твердый раствор, отличающийся от жидкого только тем, что атомы в нем расположены в известном порядке в виде кристаллической решетки.
Некоторые металлы способны неограниченно растворяться друг в друге, как в жидком, так и в твердом состоянии (сплавы меди с никелем, платины с золотом, висмута с сурьмой и др.). На примере сплавов меди с никелем рассмотрим диаграмму состояния сплавов этого типа. Как известно из предыдущего, чтобы построить диаграмму состояния, надо знать температуры начала и конца затвердевания ряда сплавов меди с никелем, отличающихся по химическому составу (концентрации).
Построим кривые охлаждения для девяти сплавов меди с никелем и определим температуры начала и конца затвердевания этих сплавов. Полученные данные приведены в табл. 3. По оси абсцисс отложим содержание никеля (в процентах) от 0 до 100% (рис. 29). В крайних точках т. е. 0 и 100%) восставим перпендикуляры (оси ординат), на которых отложим в определенном масштабе температуры. Из расположенных по оси абсцисс точек, соответствующих концентрации взятых нами сплавов, проведем вертикальные линии и отложим на них температуры начала и конца затвердевания сплавов (см. табл. 3). Соединив плавными линиями точки б начала затвердевания и точки в конца затвердевания взятых нами сплавов, получим диаграмму состояния сплавов меди с никелем. Линией ликвидуса полученной диаграммы будет кривая, проведенная через точки б, а линией солидуса кривая, проведенная через точки в.
