Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Диаграмма состояния металлов первого типа

30.01.2019

Эта типовая диаграмма состояния характерна для сплавов, образующих механические смеси. Для большой наглядности рассмотрим реальную диаграмму Pb—Sb (рис. 34).

На осях ординат отложены температуры, а на оси абсцисс — концентрация. С левой стороны 100% компонента Pb, а с правой стороны 100% компонента Sb. Концентрация компонента Sb отсчитывается слева направо, а компонента Pb — справа налево. Поскольку сумма концентрации всегда равна 100%, то на диаграмму наносят только концентрацию компонента Sb, а концентрацию компонента Pb определяют по разности.

Диаграмма первого типа построена по нескольким кривым охлаждения, имеющим вид б, и одной кривой, имеющей вид в (см. рис. 33).

На рис. 34 по бокам показаны кривые охлаждения, послужившие основанием для построения диаграммы (помещенной в центре). На рис. 35 эта же диаграмма построена в крупном масштабе.

Линия АСВ, соединяющая точки начала затвердевания сплавов, называется линией ликвидус, а линия ECD, соединяющая точки конца затвердевания, называется линией солидус. Выше линии ликвидус сплавы всех концентраций находятся в жидком состоянии, а ниже линии солидус — в твердом состоянии.

Рассмотрим ход кристаллизации для сплавов трех концентраций: 5, 13 и 80% Sb.

Для концентрации 5% Sb сплав при температуре находится в жидком состоянии. При температуре t2 из каждого расплава начинает выкристаллизовываться компонент Pb. По мере охлаждения количество жидкого расплава уменьшается, а количестве твердой фазы увеличивается.

Поскольку из расплава выделяется компонент Pb, концентрация жидкого расплава становится беднее свинцом и богаче сурьмой. При температуре t3 концентрация Sb составляет l %. По мере дальнейшего охлаждения количество твердой фазы увеличивается и при достижении U концентрация Sb в жидкой фазе достигает 13%. При концентрации 13% Sb и температуре t4 из остатка жидкой фазы одновременно выкристаллизовываются оба компонента, образуя механическую смесь, состоящую из Pb и Sb, получившую название эвтектика. Образование эвтектики происходит при строго определенной температуре и концентрации. Температура образования эвтектики наиболее низкая и является температурой конца затвердеваний сплавов всех концентраций. Поскольку при одновременной кристаллизации обоих компонентов выделяется значительно больше тепла, чем тогда, когда кристаллизуется только один компонент, становится понятным наличие ступенек на кривых охлаждения при температуре затвердевания эвтектики. Ступеньки тем длиннее, чем больше остается жидкого расплава, имеющего концентрацию 13% Sb, т. е., чем ближе сплав к эвтектической концентрации.

Если концентрация исходного сплава менее 13% Sb, то структура его состоит из компонента Pb плюс эвтектика и называется доэвтектической; если концентрация сплава равна 13% Sb, сплав затвердевает при одной температуре и получается чисто эвтектическая структура; если концентрация сплава более 13% Sb, концентрация начинается с компонента Sb, затем при эвтектической температуре образуется эвтектика и структура сплава состоит из компонентов Sb плюс эвтектика и называется заэвтектической.

С помощью диаграммы состояния можно установить для каждой концентрации количественное соотношение структурных составляющих, а также некоторые технологические и физико-механические свойства.

Количественное соотношение фаз определяется с помощью правила отрезков. Если провести горизонтальную линию sl от какой-нибудь температуры до линии ликвидус (см. рис. 35) и пересечь ее перпендикулярно от заданной концентрации, то образуется два отрезка sk и kl. Согласно правилу отрезков, количество искомой фазы относится так к количеству всего сплава, как длина отрезка, прилегающего к противоположной фазе, относится в длине всей горизонтали. В частности,

Пользуясь этим правилом, можно установить, например, количество Pb и эвтектики в доэвтектическом сплаве, поскольку количество эвтектики представляет собой количество бывшей жидкой фазы при температуре образования эвтектики. Например, при 5% Sb структура будет состоять из 5/13 эвтектики, а остальное Pb.

Зная состав эвтектики (в данном сплаве с 13 Sb) и ее количество в структуре, можно определить примерный состав сплава.

Зависимость между диаграммами состояния и литейными свойствами установлена акад. А.А. Бочваром. Основное значение имеет интервал между температурами начала и конца затвердевания. Чем меньше это расстояние, тем в меньшей степени разветвляются дендриты при кристаллизации, тем больше жидкотекучесть и плотность металла. При этом усадка металла получается в виде концентрированной усадочной раковины в прибыльной части слитка. Наоборот, при большей разности температур

между ликвидусом и солидусом дендриты получаются более разветвленными, а усадочная раковина более рассредоточенной по всему слитку.

Связь между диаграммой состояния и физико-механическими свойствами была установлена акад. А.С. Курнаковым и его школой. В частности, для сплавов, представляющих собой механическую смесь, свойства изменяются по закону прямой линии (аддитивно), а именно, если на осях абсцисс отложить концентрацию, а на осях ординат какое-либо свойство, например соответствующую твердость, и соединить их прямой линией, то для сплава любой концентрации можно получить примерное представление о его твердости.

Поскольку у сплавов такого типа обычно существует известная зависимость между твердостью и прочностью, то можно так же иметь представление и о прочности.

На рис. 36 показана связь между свойствами и диаграммой состояния в общем виде для сплавов, образующих механические смеси.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: