Растворимость в жидких металлах и сплавах

Растворимость в жидких металлах и сплавах [c.72]

В жидких металлах и сплавах растворимость газов с увеличением температуры повышается. При избыточном содержании газов они выделяются из расплава в виде газовых пузырей, которые могут всплыть на поверхность или остаться в отливке, образуя газовые раковины, пористость или неметаллические включения, снижающие механические свойства и герметичность отливок. При заливке расплавленного металла движущийся расплав может захватывать воздух в литниковой системе, засасывать его через газопроницаемые стенки каналов литниковой системы. Кроме того, газы могут проникать в металл из формы при испарении влаги, находящейся в формовочной смеси, при химических реакциях иа поверхности металл— форма и т. д. [c.127]

При растворении чистых твердых металлов в изотермических условиях и в отсутствие напряжений происходит относительно равномерное удаление поверхностного слоя. При растворении сплавов, содержащих в своем составе элемент с высокой растворимостью в жидком металле, возможно образование поверхностной зоны, обедненной легкорастворимым элементом, — так называемой зоны селективной коррозии [200]. Примером такого воздействия может служить выщелачивание никеля из аустенитных хромоникелевых сталей в расплавленном свинце, висмуте и их сплавах. Преимущественное удаление никеля из стали в этом случае приводит также к превращению аустенита в феррит [201, 202]. [c.258]

Большинство конструкционных материалов представляет собой сплавы, из которых возможна избирательная диффузия отдельных компонентов в жидкий металл и обеднение контактной поверхностной зоны твердого металла более легко растворимым элементом. Примеры такой селективной коррозии довольно часто встречаются в инженерной практике, причем не только в результате коррозионного воздействия жидких металлов, но и в водных растворах. Известно, например, когда после промежуточного отжига прокатанных латунных изделий в результате травления в растворе серной кислоты поверхность их обогащается медью из-за избирательного удаления цинка. Действие жидких свинца, висмута и их сплавов на хромоникелевые стали вызывает избирательную диффузию никеля в жидкий металл и это часто приводит к переходу аустенитной структуры стали в ферритную [90, 91]. Как указывалось выше (см. гл. 1), возможна и межкристаллитная коррозия из-за большей поверхностной энергии на границе двух зерен твердого металла [92, 93]. [c.301]

В жидком состоянии большинство металлов неограниченно растворяется друг в друге, образуя однофазный жидкий раствор. Только некоторые металлы, например железо со свинцом, медь со свинцом, почти полностью не растворимы в жидком состоянии и разделяются по удельному весу, образуя два несмешивающихся жидких слоя. Для упрощения ниже рассматриваются диаграммы состояния для более общего случая, когда компоненты сплава полностью, растворимы в жидком состоянии. [c.96]

Полная взаимная растворимость в жидком состоянии и ограниченная растворимость в твердом состоянии. Это наиболее часто встречающийся случай. При повышении температуры растворимость компонентов увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Концентрация раствора меняется за счет выпадения из него какого-либо компонента, подобно тому, как ведут себя растворы поваренной соли в воде. В таких сплавах теоретически должна быть хотя бы очень малая область твердых растворов. В качестве примера рассмотрим диаграмму состояния сплавов свинца и сурьмы. Так же, как и в первом случае, возьмем два тигля с чистыми металлами — свинцом и сурьмой и затем несколько тиглей со смесью металлов для получения сплавов различной концентрации. Нагрев и расплавление чис-гых металлов иллюстрируется графиком (см. рис. 1) с одним изломом при температурах плавления свинца 327 и сурьмы 630°. Сплавы в других тиглях дадут графики нагрева с изломами при разных темперагурах (см. рис. 4, кривая б). Поскольку в каждом из сплавов имеется эвтектика (13% 5Ь и 87% РЬ), плавящаяся при температуре 247 на всех графиках первый излом линий нагр< ва, соответствующий началу расплавления, будет практически при одной температуре — температуре плавления эвтектики. В течение времени расплавления эвтектики температура не меняется, а затем опять идет повышение. Излом, соответствующий окончанию расплавления, произойдет для разных концентраций сплавов при различных температурах. Эвтектический сплав имеет точку излома линий нагрева при одной температуре. [c.17]

Тяжелые металлы (олово, свинец, висмут) и их сплавы даже в расплавленном состоянии не очень энергично взаимодействуют с кислородом. В жидком металле возможно существование закисей и окисей. Растворимость окислов в этих металлах очень мала. Тем не менее даже небольшое повышение растворимости их с увеличением температуры может вызвать отложение смеси металла и окислов на охлаждаемой поверхности теплообменной установки. [c.34]

Диаграмма состояния u—Ru исследована в работе [1] на основании расчета эмпирических критериев, описывающих взаимодействие металла в жидком состоянии, и экспериментальных исследований сплавов методами металлографического, термического анализов и измерения микротвердости. Си и Ru не смешиваются в жидком состоянии взаимная их растворимость в твердом состоянии отсутствует. [c.301]

При охлаждении любого сплава двух металлов, полностью взаимно растворимых в жидком и твердом состояниях, получается кривая охлаждения, на которой имеются две точки перегиба (рис. 28). До температуры, соответствующей точке на кривой охлаждения,. происходит охлаждение однородного жидкого раствора. В интервале температур, соответствующем интервалу между точками / и 2 на кривой охлаждения, жидкий раствор постепенно превращается в кристаллы твердого раствора. Превращение происходит с выделением тепла. Остывание сплава замедляется, и на кривой охлаждения между точками 1 и 2 получается пологий участок. Если охлаждение идет достаточно медленно, то к моменту, соответствующему точке 2, весь сплав превращается в кристаллы однородного твердого раствора. Далее происходит охлаждение твердого раствора, которое протекает уже более быстро. Наклон кривой опять увеличивается. Таким образом, точка первого перегиба соответствует температуре начала кристаллизации, а второго — температуре конца кристаллизации. [c.42]

Рис. 28. Кривая охлаждения сплава двух металлов, неограниченно растворимых в жидком и твердом состояниях и схемы микроструктур Ж — жидкий сплав а — кристаллы твердого раствора металлов В w А

При сплавлении тех или иных элементов в жидком состоянии они в большинстве случаев обладают неограниченной взаимной растворимостью. Иногда наблюдается только частичная растворимость в жидком состоянии, например в сплавах меди со свинцом или железа со свинцом, что приводит при составлении такого сплава к расслоению жидкой меди и свинца или жидкого железа и свинца. Нерастворимость в жидком состоянии наблюдается у металлов, имеющих большую разницу в атомных диаметрах и температурах плавления. [c.81]

Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии. Этот тип диаграммы относится к системам, компоненты которых обладают полной взаимной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии. Практическим примером таких диаграмм является диаграмма состояния сплавов меди с никелем. Эта диаграмма строится на основании анализа кривых охлаждения, полученных опытным путем, одна из которых изображена на фиг. 57 (слева). Кривые охлаждения чистых металлов имеют только по одной температурной остановке для никеля — при 1452° С (точка В), для меди — при 1083° С (точка А). [c.92]

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]

Поглощение газов. Многие металлы и сплавы обладают свойством в жидком состоянии поглощать и растворять газы, и тем сильнее, чем выше перегрет жидкий металл. При охлаждении и при кристаллизации растворимость газов понижается. Они выделяются в толще застывающего металла и могут образовать большое количество газовых раковин и других дефектов. Это вызывает брак вследствие недостаточной плотности и прочности литья. Растворенный в металле кислород может давать химические соединения с металлом, тоже понижающие прочность ме-галла. [c.80]

Процесс кристаллизации сварочной ванны. Хорошо свариваются те металлы и сплавы, которые в своем составе имеют элементы, обладающие неограниченной взаимной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии. Такие металлы и сплавы не будут образовывать соединения, вызывающие охрупчивание сварного соединения. Хорошую взаимную растворимость имеют железо и никель, железо и ванадий, железо и хром, молибден и тантал, никель и вольфрам, никель и медь, никель и кобальт, хром и молибден, хром и ванадий, хром и титан и т. д. [c.57]

Металлические сплавы в жидком состоянии, как правило, однородны, представляют одну фазу. В некоторых случаях металлы в жидком состоянии взаимно нерастворимы и образуют отдельные слои (например, свинец и железо, свинец и цинк). Однако полная нерастворимость металлов в жидком состоянии — редкое явление чаще встречается ограниченная растворимость. Если концентрация одного из металлов превышает предельную растворимость его в другом металле, то жидкость разделяется на два слоя. Ограниченной растворимостью в жидком состоянии чаще всего обладают металлы, атомные объемы и температуры плавления которых существенно различны. [c.71]

Фундаментальные исследования подвижности атомов в условиях скоростей пластической деформации металлов и сплавов в работе [25] показывают, что в диапазоне скоростей деформации от 1 до 10 с скорость массопереноса в твердом теле на несколько порядков превышает скорость самодиффузии в жидкой фазе. Это явление носит общий характер, слабо зависит от способа нагружения и почти всецело определяется скоростью деформации. Существуют экспериментальные данные о том, что указанный процесс носит объемный характер и сопровождается образованием метастабильных твердых растворов замещения взаимодействующих компонент независимо от степени их взаимной растворимости в равновесных условиях. [c.153]

При охлаждении любого сплава двух металлов, полностью взаимно растворимых в жидком и твердом состояниях, получается кривая охлаждения, на которой имеются две точки перегиба (рис, 30). До температуры, соответствующей точке 1 на кривой [c.43]

Необходимо отметить, что на взаимодействие металлов в жидком состоянии оказывают влияние некоторые внешние факторы, как, например, действие магнитного, электрического, ультразвукового полей. Металлы, не сплавляющиеся друг с другом в обычных условиях или обладающие ограниченной растворимостью в жидком состоянии, при воздействии на них, например, ультразвуковых колебаний образуют жидкие растворы с неограниченной растворимостью или же их растворимость друг в друге значительно увеличивается (железо и цинк, алюминий и свинец, алюминий и кадмий). Очевидно, такое влияние ультразвуковых колебаний может быть объяснено ускорением диффузионных процессов, протекающих в жидких сплавах. [c.110]

В затвердевших сплавах могут происходить магнитные превращения, которые связаны с изменением размещения электронов в атомах, но не сопровождаются изменениями кристаллической решетки. Например, а-железо при 768° переходит в немагнитное состояние. Наконец, во всех выше рассмотренных диаграммах жидкие сплавы показаны для случая полной растворимости. Между тем, как уже указывалось, есть металлы, например свинец и медь, которые обладают лишь частичной взаимной растворимостью в жидком состоянии, увеличивающейся при повышении температуры. В отдельных редких случаях, например в сплавах железо—свинец, наблюдается практически полная нерастворимость. В сплавах как с ограниченной, так и с полной нерастворимостью в жидком состоянии в условиях медленного охлаждения наблюдается расслоение жидких металлов более тяжелый металл опускается вниз, а более легкий располагается сверху. Поэтому во избежание такого расслоения и ликвации свинцовистые бронзы подвергают после заливки быстрому охлаждению, чтобы по- [c.62]

Второй вариант диаграммы состояния системы Аи — Р1 предполагает неограниченную растворимость золота и платины как в жидком, так и в твердом состояниях при температурах, близких к температуре солидус, и наличие разрыва растворимости в твердом состоянии несколько ниже линии солидус. Неограниченная растворимость золота и платины в жидком состоянии была установлена в работах [6—8], выполненных методом термического [6, 8] и микроструктурного (определение линии солидус) анализов [7, 8]. Определения температуры плавления 19 сплавов (5—95% Р1), выполненные в работе [9], также указали на неограниченную растворимость этих металлов в жидком состоянии. [c.173]

С кислородом медь образует закись меди СнзО, растворимую в жидкой меди. Закись меди в свою очередь образует в меди эвтектический сплав Си + СигО с температурой плавления 1065° С. При затвердевании меди эвтектический сплав располагается по границам зерен. Наличие кислорода в меди снижает механические, технологические и антикоррозионные свойства металла, в том числе свариваемость. [c.201]

Многие металлы взаимно растворимы в жидком или твердом состояниях, либо образуют между собой химические — интерметаллические соединения. Вследствие этого возникают иные кристаллические системы и широко изменяются свойства. Речь идет о сплавах, которые открывают простор получению новых ценных материалов с особыми свойствами. Уже применяют тысячи двойных, тройных и более сложных сплавов, которые получают не только смешиванием жидких металлов, но и спеканием порошков или растворением какого-либо элемента в поверхностном слое твердого металла (сплава). [c.13]

После расплавления шихты в сталеплавильной печи образуются две несме-шивающиеся среды жидкий металл и шлак. Шлак представляет собой сплав оксидов с незначительным содержанием сульфидов. Образование шлака связано с окислением элементов металлической фазы во время плавки и образованием различных оксидов с меньшей плотностью, чем металл, собирающихся на его поверхности. В соответствии с законом распределения (закон Нернста), если какое-либо вещество растворяется в двух соприкасающихся, но несмешивающихся жидкостях, то распределение вещества между этими жидкостями происходит до установления определенного соотношения (константы распределения), постоянного для данной температуры. Поэтому большинство компонентов (Мп, Si, Р, S) и их соединения, растворимые в жидком металле и шлаке, будут распределяться между металлом и шлаком в определенном соотношении, характерном для данной температуры. [c.33]

Модифицирование — использование специально вводимых в жидкий металл примесей (модификаторов) для получения мелкого зерна по описанному выше механизму. Эти примеси, практически не изменяя химического состава сплава, вызывают при кристаллизации измельчение зерна и в итоге улучшение механических свойств. Так, например, при модифицировании магниевых сплавов зерно уменьшается с 0,2—0,3 до 0,0 —0,02 мм. При литье слитков в фасонных отливках модифицирование чаще проводят введением в расплав добавок, которые образуют тугоплавкие соединения (карбиды, нитриды, оксиды), кристаллизирующиеся в первую очередь. Выделяясь в виде мельчайших частиц, эти соединения служат зародышами образующихся при затвердевании 1фисталлов (модификаторы I рода). В качестве модификаторов при модифицировании алюминиевых сплавов применяют Т1, V, 2г стали — А1, V, Т . Иногда используют растворимые в жидком металле модификаторы (модификаторы II рода), избирательно адсорбирующиеся на кристаллическом зародыше, которые снижают межфазовое поверхностное натяжение и затрудняют рост кристаллитов. Для алюминиевых сплавов в качестве модификаторов II рода используют В , Ка, К, для стали — редкоземельные элементы (РЗМ). [c.32]

Раскислением сплава называется процесс восстановления окислов, находящихся в жидком сплаве, с помощью активных вешезтв — раскислителей, способных отнимать кислород у окислов. Раскислители для медных сплавов делятся на две группы одни раскислители, находясь на поверхности сплава, не растворяются в нем, другие растворяются в жидком металле и действуют внутри сплава. К числу поверхностных раскислителей относится карбид кальция, борид магния, углерод и жидкий борный шлак. К растворимым раскислителям медных сплавов относятся фосфор, цинк, марганец, кремний, титан, алюминий, свинец, кадмий, магний и др. [c.116]

К двойным многофазным сплавам относятся многие технические цветные сплавы системы РЬ—ЗЬ, 5п—Ъп, А1—8п, Д1—51 и др. Диаграммы состояния этих сплавов представляют системы с эвтектикой. В общем виде такая диаграмма изображена на рис. 19. В этом случае два металла обладают полной взаимной растворимостью в жидком состоянии и совершенно не растворяются в твердом состоянии при затвердевании оба компонента образуют механические смеюи. В твердом состожии такие сплавы состоят из двух фаз, различных по химическому составу и физическим свойствам. ЮШГ, [c.47]

В. Макроструктура. Строение, видимое невооруженным глазом или при небольших увеличениях в лупу на полированных и протравленных шлифах металла, принято называть макростроением, или макроструктурой, а самый шлиф — макрошлифом. В очень. чистых металлах макростроение литых образцов обычно характеризуется наличием двух зон зоны длинных, столбчатых кристаллов,растущих перпендикулярно ко всем Г зко охлаждающим поверхностям, и зоны или м. равноосных кристаллов различной лчины, располагающихся в центральной Части слитка. У самой поверхности слитка обычно можно отличить еще и третью зону — зону мельчайших кристалликов с различной ориентировкой. Часть этих кристаллов вырастает в столбчатые большие зерна, часть же с невыгодной ориентировкой оказывается неспособной к дальнейшему росту. Быстрое охлаждение, резкий перепад темп-ры, высокий предварительный нагрев жидкого металла и спокойное литье содействуют образованию большой зоны столбчатых кристал.яов, к-рая может охватить весь слиток. При медленном охлаждении, низкой темп-ре литья и при перемешивании жидкого металла получаются равноосные структуры. Типичная макроструктура чистых металлов показана на вкл. л. I, 14. В сплавах нескольких металлов в общем наблюдаются те же структурные зоны. Однако сами зерна-кристаллы твердых растворов имеют характер древовидных или дендритных образований. Дендритный характер зерен твердых растворов связан с изменениями концентрации жидкого сплава во время кристаллизации, влияющими на скорость роста зерна по разным направлениям. Дендритная структура выявляется прп травлении благодаря разной растворимости участков с различной ионцентрацией. Обнаружить дендритную структуру тем легче, чем больше изменения концентрации на границе кристалл—жидкость во время кристаллизации однако даже в технически чистых металлах можно заметить следы дендритности. В сплавах, состоящих уже к концу кристаллизации из смесей двух видов кристаллов, помимо дендритов можно обнаружить и скопления эвтектики, заполняющие промежутки между дендритами. В этих же сплавах макростроение иногда оказывается резко различным по высоте слитка вследствие ликвации — расслоения по уд. в. Во многих случаях в литых металлах и сплавах на макрошлифах можно обнаружить помимо зерен металла (и притом как внутри этих зерен, так и ме /кду ними) усадочные или газовые поры. Т. о. исследование макроструктуры слитков позволяет сделать ряд заключений [c.385]

Влияние других элементов на свойства оловянных Б. О растворимости газов в твердой и жидкой Б. данных недостаточно. Если принять, чт.) Б. в отношении газов будет аналогична меди как ее главной составляющей, то можно будет считать, что водород и окись углерода способны растворяться в жидком металле, и растворимость резко падает в момент перехода из жидкого состояния в твердое. Действительно, многочисленные наблюдения по казали, что плавка Б. в восстановительной атмосфере неизменно ведет к понижению качества отливки вследствие образования раковин и пор. Клаус указывает, что присутствие олова понижает растворимость газов в меди. Кислород, незначительно растворяясь в твердой меди, образует с ней закись меди (Си О). Присутствующее в Б. олово восстанавливает закись меди с образованием оловянного ангидрида 8пОз. Последний отчасти уходит в шлак, отчасти остается в металле в виде отдельных включений серого цвета. Эги включения, образуя пленки по границам зерен, сильно снижают механич. качества ]3., создавая хрупкость. Влияние металлич. примесей на свойства меди и Б. изучалось многими исследователями. Наиболее часто встречающимися примесями в Б. являются цинк, фосфор, свинец. Примеси эти изменяют свойства Б. в известных случаях в лучшую сторону, а потому весьма часто вводятся в сплав как специальные добавки. [c.547]

Абсорбция газов сплавами меньше, чем составляющими сплав чистыми металлами, если только она не сопровождается образованием химических соединений. Растворимость газов в жидких металлах увеличивается с повышением температуры. При фазовых превращениях происходит резкое изменение концентрации растворенного газа. В момент отвердевания металла, насыщенного газом в жидком состоянии, происходит выделение газа из металла, если только он не образует с металлом прочных соединений (N320, LiзN и т. д.). При кипении растворенное вещество распределяется между жидкой и газообразной фазами, причем если образуются химические соединения, то концентрация газа в жидком металле уменьшается до равновесной с химическим соединением при данной температуре. [c.11]

Нерастворимость в жидком состоянии. Во всех рассмотренных, выше диаграммах жидкие сплавы показаны для случая полной растворимости. Между тем, как уже указывалось, есть металлы, например свинец и медь, которые обладают лишь частичной взаимной растворимостью в жидком состоянии, увеличиВайщбйся при повы-i шении температуры. . . [c.106]

Медь и никель обладают полной взаимной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии. Таким образом, структура всех сплавов состоит из кристаллов одного типа. В литом состоянии (металл низа) обычно пaбJиoдaeт я сильная кристаллическая ликвация, поскольку взаимная диффузия протекает очень медленно. В этом случае твердый раствор неоднороден. [c.95]

Коррозия в жидких металлах помимо других обычно действующих факторов зависит от скорости движения металла и изменения -температуры в системе. Жидкий металл может удалить один элемент из сплава (нарример, расплавленные висмут и литий удаляют никель из нержавеющей стали) либо проникать по границам зерен (например, ртутное растрескивание отлатуни). Термический перенос металла осуществляется от более нагретых зон в более холодные зоны с пониженной растворимостью растворяющегося металла, Перенос металла возможен также в отсутствие градиента температуры под действием градиента активности. Действительный характер возникающего разъедания зависит от многих факторов, и в этом направлении еще много предстоит сделать. Важными факторами являются взаимная растворимость двух металлов или двух металлов в третьем, наличие загрязняющих вдимесей, образование. интерметаллических соединений, скорости диффузии присутствующих частиц. . [c.202]

Свинцовые п1жпои. Чистый свинец мало пригоден в качестве припоя при пайке многих металлов, так как он слабо с ними взаимодействует. Свинец с медью, железш, никелем, кобальтом, алюминием, цинком образует диаграммы монотектического типа н поэтшу нерастворим в этих металлах при низкотемпературной пайке и имеет область ограниченной растворимости в жидком состоянии. Для активирования взаимодействия свинца с этими металлами и сплавами на их основе в него вводят компоненты, активирующие процесс взаимодействия припоя и паяемого металла и снижающие температуру плавления свинца. [c.91]

Чувствительность к межкристаллитной коррозии повышается соответствующей термической обработкой (например, для стали закалка с температуры 1150—1200° С и отпуск при 500—750°С). При термообработке хромоникелевых сталей по границам зерен выделяются карбиды хрома, а области вблизи границ обедняются хромом. Для обработки такой стали используют водный раствор, содержащий 11% Си304 и 10%) Н2504. Интенсивность коррозии возрастает за счет образования гальванических микроэлементов области, обедненные хромом, являются анодом по отношению к центральным частям зерна, богатым хромом, и растворяются. Медь, осевшую на частицах, отмывают азотной кислотой. Получаемые порошки нержавеющей стали находят применение в производстве металлокерамических фильтров и конструкционных материалов [35]. В случае двух или более металлов, растворимых один в другом в жидком состоянии и обладающих или полной взаимной нерастворимостью или слабой взаимной растворимостью в твердом состоянии, один металл удаляется из сплава, тогда как другой остается в виде порошка. Этим методом можно получать легированные порошки, если несколько элементов растворимы один в другом и нерастворимы в каком-либо другом элементе. [c.137]

Одним из способов освобождения жидкого металла от растворимых и нерастворимых в нем включений кислорода является раскисление — восстановление окислов специальными раскислителями. При плавке цветных металлов и сплавов в качестве раскислителей чаще всего применяются элементы, входящие в состав сплава или допускаемые в виде примесей. Частично остающиеся в жидком металле рас-кислители не должны ухудшать свойства металла. Окислы раскислителей не должны растворяться в металле, они должны легко всплывать в шлак или испаряться. Высоким сродством к кислороду обладает литий. Он образует прочные химические соединения с кислородом, азотом, водородом и серой. Поэтому литий, добавляемый в расплавленную медь, является одновременно и раскислителем, и дегазатором. Хорошие результаты как раскислитель дает магний, однако небольшое количество оставшегося после плавки магния или 40 [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...