Диаграммы состояния сплавов, характеризующие превращение в твердом состоянии

Диаграмма состояния – график, описывающий изменение структурного и фазового состава сплава при изменении температуры. Диаграммы состояния строятся в координатах температура – химический состав. Все диаграммы строятся экспериментально.

Диаграммы I рода.Компоненты не растворимы друг в друге в твердом состоянии.

abc – линия ликвидус – геометрическое место точек начала кристаллизации сплавов различного химического состава: Выше этой линии все сплавы находятся в жидком состоянии. L – liquid.

dbe – линия солидус – геометрическое место точек конца процесса кристаллизации; Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии.

abd и bce – двухфазное состояние сплавов – происходит процесс кристаллизации.

Точка b – точка эвтектики; x_b – эвтектический состав для данной пары компонентов.

Анализ превращений на диаграмме состояния каждого сплава необходимо вести вдоль вертикальной линии, проходящей через точку на оси химического состава, определяющую суммарный химический состав сплава. То есть состав сплава определяется точкой на диаграмме с координатами температура–химический состав.Структура и фазовый состав будет определяться областью, в которую попадет эта точка. Сплав (3) – эвтектический сплав, включающий в себя оба компонента; кристаллизуется аналогично чистым компонентам при постоянной температуре.

Диаграммы II рода. Компоненты неограниченно растворимы друг в друге в твердом состоянии.

Компоненты имеют близкие атомные параметры и кристаллические решетки.

a – твердый раствор компонентов А и В друг в друге. Для разных веществ химический состав кристаллов a будет разный. Кристаллы в ходе кристаллизации имеют разный химический состав между точками (1) и (2). Диаграммы такого типа имеют компоненты близкие по атомным параметрам и по типу кристаллической решетки.

Диаграммы III рода. Компоненты ограниченно растворимы друг в друге.

abc – линия ликвидус; X_b – химический состав эвтектики.

adec – линия солидус.

df, eg – линии предельной растворимости в твердом состоянии.

a – ограниченный твердый раствор компонента А в компоненте В.

b – ограниченный твердый раствор компонента B в компоненте А.

Сплав (1): Выше t₁ – охлаждение с высокой скоростью, зависящее от внешних условий. 1-2 – первичная кристаллизация, образование a твердого раствора. Вследствие низкого содержания компонента А в исходном сплаве при достижении t₂ весь компонент А расходуется на образование a-кристаллов, следовательно в точке 2 – однофазный твердый сплав. 2-3 – остывание сплава; превращений нет. Ниже температуры t₃ – точка 3 соответствует достижению a-кристаллического состояния насыщенности, дальнейшее понижение температуры приводит к выделению избыточного компонента А за счет диффузии в небольшие зоны на границе кристаллов. Эти зоны превращаются в мелкие кристаллы b, то есть происходит вторичная кристаллизация внутри твердой фазы.

Сплав (2): Процесс аналогичен образованию эвтектики, толь ко вместо чистых компонентов А и В – a- и b-твердые растворы. Сплав (3): Выше температуры t₄ – охлаждение сплава – превращений нет. t₄ – t₅ – первичная кристаллизация a-кристаллов, при этом содержание компонента А в жидкости уменьшается и состав жидкости постепенно приближается к эвтектическому (при t₅). 5–5' – состав жидкости соответствует эвтектическому, идет образование эвтектики (температура постоянна). Температура ниже t₅ – охлаждение сплава, вторичная кристаллизация с образованием b_II-вторичных кристаллов. Для заэвтектической области процессы и кривые охлаждения сплавов аналогичны, только a- и b-кристаллы меняются местами.

Способы упрочнения сплавов.

1. Наклеп - упрочнение металла под действием пласти­ческой деформации.

Под действием приложенных извне сил металл изменяет свою форму, относительные размеры- деформация. При малых степенях деформации сохраняется пропорцио­нальность между деформацией и напряжением (металл деформиру­ется упруго).

Упругой деформацией называют деформацию, влияние которой на форму, структуру и свойства тела полностью устраняется после прекращения действия внешних сил.

При нагружении выше предела текучести и при последующем снятии нагрузки возникает остаточная деформация. Процесс, вы­зывающий остаточную деформацию, называется пластическим де­формированием.

При новом нагружении способность металла к пластической деформации уменьшается; предел текучести повышается. Чтобы вызвать пластическую деформацию, следует приложить большие напряжения (возрастает предел текучести).

 

2. Перекристаллизация - это упрочнение металлов в сплавов путем измельчения зерна, происходящего при нагреве или охлаж­дении в результате полиморфного превращения.

Причиной измельчения зерен является полиморфное превра­щение. При нагреве в двухфазную область (1-2) происходит об­разование зерен новой фазы ( гамма), размеры которых меньше. чем сходной фазы (гамма) (рис.4). Новые зерна ( гамма ) значительно не изменяют своих размеров до тех пор, пока не произойдет пол­ная перекристаллизация альфа-> гамма .При нагреве выше точки 2 на­чинается рост зерен гамма-фазы. Поэтому температуру нагрева следует выбирать немного выше точки 2. Наряду с повышением прочности улучшаются пластичность и вязкость.

 

3. Дисперсионное твердение - упрочнение сплава за счет вы­делений иэ пересыщенного и поэтому неравновесного твердого раствора большого количества мелких (дисперсных) частиц, ко­торые препятствуют пластическому деформированию и тем самым упрочняют сплав. Происходит в сплавах с частичным распадом твердого раствора (рис.3).

Наклонная линия на "1-2" диаграмме указывает на уменьшение растворимости компонента В в альфа -твердом растворе при сни­жении температуры. Состав твердого растворе может изменяться от альфа а до альфа2 . Эхо вызывает образование вторичных крис­таллов избыточного компонента.

При медленном охлаждении сплава (I) в нем протекает диф­фузионное превращение: из твердого раствора Ж выделяются, частицы второй фазы (В2) и происходит ах коагуляция. В резу­льтате образуется равновесная двухфазная структура, состоя­щая из зерен твердого раствора 'состава ( альфа 2} я крупных час­тиц В2. Прочностные свойства сплава невысокие, пластичность и вязкость сравнительно высока.

 

---

⇐ Предыдущая12345678910111213141516Следующая ⇒

---

Просмотров 1095

Эта страница нарушает авторские права

---