ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диаграмма состояния сплавов, образующих неограниченные твердые растворы из "Металловедение и термическая обработка металлов " Межатомная связь в жидких растворах характеризуется тем, что валентные электроны коллективизируются, взаимодействуя друг с другом и с ионами компонентов. [c.97] Переход сплава из жидкого состояния в твердое протекает, как и при кристаллизации чистых металлов, только при наличии некоторого переохлаждения в результате образования центров кристаллизации (зародышей) и последующего их роста в виде дендритных или полногранных кристаллитов. Кристаллиты, как указывалось выше, чаще всего имеют форму дендритов. [c.97] Любые фазы, образующиеся в сплаве, отличаются по составу от исходного жидкого раствора. Поэтому для образования устойчивого зародыша необходимы не только гетерофазные флуктуации, но и флуктуации концентрации. Флуктуациями концентрации называют временно возникающие отклонения химического состояния сплава в отдельных малых объемах жидкого раствора от среднего его состава. Такие флуктуации возникают вследствие диффузионного перемещения атомов вещества, в результате тепловых движений в жидком растворе. [c.97] Зародыщ новой фазы может возникнуть только в тех микрообъемах исходной фазы, состав которых в результате флуктуации концентрации и расположения атомов, соответствует составу и строению новой кристаллизующейся фазы. Если при этом концентрационные флуктуации соответствуют микрообъемам, имеющим размер не меньше критического, возникает устойчивый зародыш, способный к росту. [c.98] С увеличением степени переохлаждения возрастает число подобных зародышей. [c.98] Наличие в жидкой фазе взвешенных частиц, отвечающих рассмотиенным выше условиям модифициро1вания, способствует особенно при сравнительно небольшой степени переохлаждения,, образованию большого количества зародышей. [c.98] Скорость роста кристаллов в жидких растворах меньше, чем в чистых металлах. Это объясняется тем, что рост кристалла связан с диффузионным перемещением атомов компонентов а жидком растворе. Скорость роста тем меньше, чем больше разность концентраций жидкого раствора и образующихся из него кристаллов твердой фазы. [c.98] Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов Л и В в жидком и твердом состояниях и изменение свободной энергии в зависимости от концентрации и температуры даны на рис. 51. [c.98] На диаграмме можно различить три области фазового состояния. [c.98] При температуре выше линииназываемой линией лик-видус существует только жидкая фаза Ж. В этой области (рис. 51,6) свободная энергия жидкой фазы Рж ниже свободной энергии твердого раствора а, состоящего из компонентов А и В (/ ). [c.98] В области ниже линии а6/в, называемой линией солидус устойчив -твердый раствор, так как его свободная энергия Ра. меньше, чем жидкой фазы Р (рис. 51,г). [c.98] Построение диаграммы состояния, наиболее часто применяющимся для этой цели методом термического анализа, приведено на рис. 52. [c.99] При охлаждении сплава 1 температура равномерно понижается до t (см. рис. 52, а). При температуре начинается процесс кристаллизации и на кривой охлаждения отмечается перегиб (критическая точка), связанный с уменьшением скорости охлаждения вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации. [c.99] Начиная от температуры из жидкого сплава кристаллизуется твердый раствор. Процесс кристаллизации протекает при понижающейся температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии двух фаз (жидкой и кристаллов твердого раствора, а) число степеней свободы будет равно единице (С= --=2+1—2=1). [c.99] Если найденные критические точки от tl до /5 перенести на диаграмму, где по оси абсцисс нанесен состав сплава, а по оси ординат — температура, и одноименные критические точки (т. е. [c.100] Начало затвердевания сплавов происходит при температурах, соответствующих линии /а ликвидус (рис. 53). [c.100] В интервале температур между линиями ликвидус и солидус из жидкой фазы сосуществуют две фазы — жидкий сплав и твердый раствор а (рис. 52). [c.100] Рассмотрим более подробно процесс кристаллизации сплава, содержащего 50% компонента В. Кристаллизация сплава начинается при температуре когда из жидкого сплава выделяются первые кристаллы твердого раствора а. Ниже температуры tl сплав является двухфазным (жидкость и а-кристаллы). Двухфазное состояние, характерное для процесса кристаллизации, существует в интервале температур (см. рис. 52 и 53). Однако каждой температуре соответствуют определенные количество и концентрация фаз. [c.100] Окончание затвердевания сплава соответствует температуре t . Выделяющиеся кристаллы твердого раствора имеют переменный состав, зависящий от температуры. Однако при медленном охлаждении процессы диффузии в жидкой и твердой фазах (объемная диффузия), а также процессы взаимной диффузии между ними (межфазная диффузия) успевают за процессом кристаллизации, поэтому состав кристаллов выравнивается. В этих условиях сплав после затвердевания будет состоять из однородных кристаллических зерен твердого раствора (см. рис. 48, а), а их состав будет соответствовать исходному составу сплава. [c.102] Вернуться к основной статье