Затвердевание твердых растворов чистых металлов

Как показали исследования, в этом интервале происходит затвердевание одного из чистых металлов — компонентов причем, если сплав содержит сурьмы меньше 13% (точка о), то из жидкого раствора в указанном интервале сперва затвердевает чистый свинец. Если же сплав по составу содержит больше 13% 5Ь, то из жидкости выделяется сначала в качестве твердой фазы чистая сурьма. [c.57]

Влияние толщины и теплоемкости чехла термопары в рассматриваемом случае аналогично уже описанному при затвердевании чистых металлов, но здесь оно более опасно. Это объясняется тем, что при застывании твердого раствора нет горизонтального участка кривой, по которому можно определить истинную точку ликвидуса. На кривой рис. 66, / нелегко определить температуру, при которой сплав начинает затвердевать. Если, экспериментальные условия и свойства сплава таковы, что кривая охлаждения до и после перегиба близка к прямой линии, то лучше всего экстраполировать эти прямые, как показано на рис. 66, II, и принять точку их пересечения за точку ликвидуса. Однако это приближенный метод кривизна в начале остановки насколько возможно должна быть уменьшена очень медленным охлаждением и использованием наиболее тонких, но прочных термопарных чехлов. [c.127]

Чистые металлы и сплавы, затвердевающие при постоянной температуре (эвтектические сплавы), обладают лучшей жидкотекучестью, чем сплавы, образующие твердые растворы и затвердевающие в интервале температур. Это объясняется тем, что для сплавов, затвердевающих при постоянной температуре или в узком интервале температур (не более 30 °С), характерно последовательное затвердевание отливки (рис. 4.3, а) с образованием сплошной твердой корки на поверхности канала, внутри которой будет сохраняться жидкий расплав, способный вытекать в канал, заполняя его. Подвижность таких расплавов сохраняется вплоть до образования 60. .. 80 % в отливке твердой фазы. В отливках образуется столбчатая структура, что обеспечивает высокую плотность и герметичность. [c.152]

Чистые металлы относительно редко применяют в машиностроении, так как они не обеспечивают необходимого комплекса механических и технологических свойств изготовляемых из них деталей. Широко используют сплавы, состоящие из двух и более элементов (из двух металлов, например меди и цинка, или из металла и неметалла, например железа и углерода). Элементы, входящие в сплав, называются компонентами. Сплавы получают сплавлением компонентов, спеканием, электролизом и возгонкой. Компоненты, входящие в сплав, в жидком состоянии почти всегда растворяются друг в друге, образуя жидкий раствор. Атомы такого раствора равномерно перемешаны друг с другом (рис. 3.1). Свойства сплавов зависят главным образом от взаимодействия компонентов при затвердевании. При затвердевании сплавов образуются твердый раствор, химическое соединение или механическая смесь. [c.47]

Поскольку температура конца затвердевания у всех сплавов меди с никелем различная, диаграмма состояния этих сплавов принципиально отличается от диаграммы состояния первого рода линия солидус диаграммы состояния сплава меди с никелем имеет криволинейный характер. На диаграмме состояния сплавов первого рода линия солидуса прямая (см. рис. 3.4), так как окончание затвердевания всех сплавов происходит при одной и той же температуре. Причина такого различия заключается в том, что у всех сплавов, образующих механические смеси (диаграмма первого рода), концентрация жидкости в конце кристаллизации всегда одинакова. У сплавов, образующих твердые растворы, концентрация жидкости в конце кристаллизации будет неодинаковой. Сплавы, создающие твердые растворы, как и чистые металлы, имеют микроструктуру из однородных зерен, по которой нельзя отличить твердые растворы от чистых металлов. Они различаются лишь строением кристаллической решетки у чистых металлов кристаллическая решетка состоит из однородных атомов, у твердых растворов — из атомов двух или более компонентов. [c.55]

С физико-химической точки зрения, наилучшей свариваемостью обладают чистые металлы и сплавы, компоненты которых обладают неограниченной взаимной растворимостью, как в жидком, так и в твердом состоянии, то есть образующих непрерывный ряд жидких и твердых растворов. Практически не поддаются сварке плавлением металлы и сплавы, которые не могут взаимно растворяться в жидком состоянии, например, железо и магний, свинец и медь, железо и свинец и др. При расплавлении таких пар металлов образуются несмешивающиеся слои, которые при последующем охлаждении кристаллизуются самостоятельно, а после затвердевания могут быть сравнительно легко отделены друг от друга. [c.93]

Для роста образовавшегося кристалла необходимо, чтобы на фронте кристаллизации постоянно поддерживалось переохлаждение. Если величина переохлаждения невелика, то устойчивым будет плоский фронт кристаллизации. С увеличением переохлаждения произойдет смена форм роста кристаллов на ячеистую, затем дендритно-ячеистую и, наконец, дендритную. Это касается затвердевания чистых металлов. В паяных же швах, как правило, происходит кристаллизация сплавов. В этих случаях необходимое для поддержания процесса роста кристаллов переохлаждение на фронте кристаллизации обусловлено возникновением так называемого концентрационного переохлаждения. При кристаллизации сплавов идет процесс перераспределения атомов для поддержания равновесных составов твердой и жидкой фаз. Этот процесс называется разделительной диффузией, он приводит к обогащению слоя расплава, прилежащего к фронту кристаллизации, компонентом, снижающим температуру расплава. Так возникает градиент концентрации этого компонента. В жидком растворе в то же время идут диффузионные процессы, направленные на выравнивание состава обогащенного слоя и более отдаленных участков. [c.99]

Это превращение отличается от предыдущего тем, что здесь т в е р-дый раствор совершенно не сохраняется после превращения,, как не остается сохраненным однородный жидкий раствор после полного затвердевания и превращения в смесь твердых фаз. Между распадением жидкого раствора в смесь фаз при затвердевании и данным распадением твердого раствора много сходного, и вся разница заключается лишь в том, что в первом случае распадается жидкая фаза, а во втором — твердая кристаллическая фаза, имеющая какую-то кристаллическую решетку. Но в обоих случаях, когда происходит распадение как жидкого, так и твердого, образуется смесь двух новых фаз, каждая из которых имеет свою отличную кристаллическую решетку. Очевидно, эти новые фазы, на которые может распадаться твердый раствор, также могут представлять собою либо чистые металлы, либо химические соединения, либо новые твердые растворы. [c.90]

Металлическими сплавами называют растворы в жидком состоянии двух или более металлов или металлов с неметаллами, образующие при затвердевании механическую смесь, твердые растворы или химические соединения. плавы распространены в технике гораздо шире, чем чистые металлы, благодаря разнообразию их физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств. Например, железо почти не применяется, но зато широко распространены сталь и чугун, являющиеся сплавами железа с углеродом и содержащие также то или иное количество других примесей. Сталь и чугун служат основными материалами для изготовления деталей машин и конструкций. Медь в чистом виде также находит ограниченное применение (главным образом, в электротехнической промышленности) значительно большее распространение получили ее сплавы с цинком (латуни) или с оловом, алюминием, кремнием и другими элементами (бронзы). В чистом виде алюминий применяется мало, гораздо чаще для изготовления деталей машин и конструкций используют его сплавы с кремнием (силумины) или с медью, марганцем, магнием и некоторыми другими элементами (дуралюмины). [c.45]

При затвердевании стали первые кристаллы образуемого твердого раствора будут содержать меньше примесей, чем исходный жидкий сплав. Поэтому образовавшийся кристаллит (дендрит)не будет однородным по химическому составу. Центральные и начальные части дендритов будут состоять из наиболее чистого металла, в то время как междендритное пространство и пограничные зоны кристаллитов, затвердевающие последними, будут в наибольшей степени загрязнены примесями. [c.81]

Фронт кристаллизации и форма кристаллов. При затвердевании металлов и сплавов типа твердых растворов фронт кристаллизации может быть плоским и дендритным. Дендритная структура сплавов сходна со структурой дендритов в чистых металлах. Отличие состоит лишь в том, что в дендритах сплавов имеется субструктура, напоминающая ячеистую. В сплавах, кроме того, ячеистым может быть и фронт кристаллизации. Структура сплава при ячеистой кристаллизации состоит из параллельных элементов, имеющих форму стержней, расположенных в направлении кристаллизации. С увеличением термического или концентрационного переохлаждения ячеистая структура может переходить в дендритную, и наоборот. В условиях незначительного переохлаждения как в чистых металлах, так и в сплавах фронт кристаллизации плоский. [c.115]

В связи с отсутствием у большинства чистых металлов технически полезных свойств в технике наибольшее применение находят их сплавы. Сплав — вещество, содержащее два и более компонентов. Сплав, состоящий из металлических элементов и обладающий металлическими свойствами, называется металлическим сплавом. Сплавы в настоящее время получают несколькими способами, например, взаимодействием элементов в жидком состоянии (сплавлением) спеканием и диффузией в твердом состоянии осаждением нескольких элементов на катоде при электролизе водных растворов. По количеству компонентов, содержащихся в сплаве, их делят на двойные, тройные и т. д. Вещества, входящие в состав сплава, при затвердевании могут находиться в виде отдельных частиц, зерен обоих компонентов (механическая смесь), или в виде образующихся химических соединений (химическое соединение), или взаимно растворяющихся друг в друге компонентов (твердые растворы). [c.27]

Нелегированный алюминий не имеет свойств, необходимых для подшипникового материала, так как обладает небольшой механической прочностью и легко заедает. Добавлением других металлов (олово, кадмий, свинец, висмут, индий и др.) он приобретает свойства, позво-ляюш ие использование полученных таким образом сплавов в качестве подшипниковых материалов. В таких сплавах различаем мягкую пластичную массу из алюминия, в которой находятся твердые кристаллы, образованные из остальных металлов, несуш их нагрузки, которые совсем не растворяются в чистом алюминии и не способствуют затвердеванию мягкой массы образованием смеси кристаллов. Всестороннее исследование алюминиевых сплавов как подшипниковых материалов еще не завершено полностью, и полученные результаты нельзя считать полными или окончательными, все же вкладыши из этих сплавов в некоторых случаях нашли уже широкое применение. [c.301]

Жидкотекучесть — способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полость стандартной формы (пробы) и точно воспроизводить очертания отливки. Жидкотекучесть зависит от а) состава и физико-химических свойств сплава б) теплофизических свойств формы в) технологических условий литья. Наибольшая жидкотекучесть характерна для чистых металлов и эвтектических сплавов (рис. 12.1), а наименьшая — для сплавов на основе твердых растворов или гетерогенных структур (представляющих собой твердые растворы с распределенными в них частицами других фаз). Это связано с различным характером процесса затвердевания отливки, обусловленным шириной температурного интервала кристаллизации АГ р — перепада температур между температурой начала (ликвидус) и конца (солидус) кристаллизации для конкретного сплава. Для узкоинтервальных сплавов (ДГ р < 30 °С) характерно последовательное затвердевание отливки от поверхности к центру, [c.309]

Экспериментально установлено, что на межфазной границе состав практически близок к значению равновесного солидуса при температуре пайки (точка Сг на рис. 4). Если при этом прекратить нагрев и охладить паяное соединение, то в шве произойдет кристаллизация жидкой прослойки. Образующийся сплав представляет собой твердый раствор, поэтому конечная структура будет однофазной, аналогичной возникающей при кристаллизации чистых металлов (рис. 5). При увеличении выдержки при температуре пайки можно достичь затвердевания в результате изотермической кристаллизации. При этом состав кристаллизующихся слоев будет отвечать равновесному солидусу при teMnepaType пайки (точка Сг на рис. 4). При всех других температурах изотермической [c.14]

Однако, как показали исследования последнего времени, дробление столбчатой структуры и образование сетки границ, произвольно ориентированной по отношению к формам первичной кристаллизации — ячейкам и дендритам, определяется не полигою1зацней литой структуры, а подсолидусной миграцией границ зерен, возникших при кристаллизации, в новые, более равновесные положения с меньшей граничной энергией [33,6]. Степень несоответствия сетки границ зерен формам первичной кристаллизации зависит от состава сплава и скорости охлаждения металла после затвердевания. В чистых металлах и растворах слабой концентрации границы весьма подвижны и за время охлаждения сварного шва выпрямляются, кристаллиты приближаются по форме к равноосным. В высоколегированных твердых растворах, где скорости миграции границ малы, зерна литого металла имеют сложную, фрагментарную форму, близкую по очертаниям к дендритам. Такой же эффект дает охлаждение [c.111]

Широко применяется автоматическая запись кривых нагрева и охлаждения с помощью автоматических регистрирующих пирометров, из которых иаибольшее распространение получил прибор Н, С. Куряако-ва, описанный, иапример, в работе [27]. Примеры кривых приводятся на рис. 37. Кривые типа а соответствуют нонвариант-ному превращению (кристаллизация чистого металла, химического соединения эвтектическая или перитектическая кристаллизация без избытка компонентов). По положению ступеньки определяется температура кристаллизации Тз Если затвердевание идет в интервале температур (например, у твердых растворов или доэвтекпиче-ских и заэвтектических сплавав), то получаются кривые б или в соответственно. На кривых в отчетливо виден перелом, соответствующий началу кристаллизации, ступенька, соответствующая концу кристаллизации. В случае твердых растворов легко определяется только температура начала [c.233]

Микроскопическая химическая неоднородность. Образование зон обогащения ликвирующими элементами и примесями в пограничных слоях ячеек и дендритов обусловлено зубчатым характером фронта кристаллизации (рис. IV.3) [40, 46, 85, 91]. При затвердевании металла шва на частично оплавленных зернах основного металла в первую очередь кристаллизуется наиболее чистый от примесей металл в виде твердого раствора неограниченно растворимых атомов элементов с [c.273]

Первый тип-диаграмм состояния (образование механической-смеси кристаллов чистых компонентов). Первый тип диаграмм соответствует таким условиям плавления и затвердевания сплавов, когда входящие в состав сплава металлы, растворяясь вза- имно в жидком состоянии, не растворяются в твердом. Приме- [c.126]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...