ДИАГРАММА. СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ С ОГРАНИЧЕННОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ КОМПОНЕНТОВ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ С ЭВТЕКТИКОЙ

Диаграмма представлена на рис. 2.

Имеем: компоненты А и B , фазы - жидкий раствор Ж, твердые растворы α и β. Оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно в твердом и не образуют химических соединений.

На приведенной диаграмме t_ACt_B – линия ликвидус, линия t_AECFt_B – линия солидус.

Твердый раствор α образован на базе компонента А . Область его существования ограничена линией t_AES, часть которой ES вертикальна, что указывает на постоянную растворимость компонента и в решетке компонента А во всем интервале температур ниже t_э ( в приведенном примере 10 % ).

В отличие от этого, состав твердого раствора В, образованного на базе компонента О, при понижении температуры изменяется. Обратите внимание на то, что растворимость компонента

А в решетке компонента В максимальна при температуре , т.е. отвечает точке г (в нашем примере 20 % ), и с понижением температуры уменьшается в соответствии с ходом линии FK до 5 %, что отвечает 95 % компонента B).

Б отличие от сплавов, лежащих левее линии ES и правее FК , являющихся однофазными, сплавы, лежащие между этими линиями, находятся за пределами растворимости и являются двухфазными, состоящими из кристаллов Лий, образующих разные структуры.

Линия ECF называется линией "эвтектического превращения , которое состоит в одновременном выделении из жидкости кристаллов твердого раствора β, состава точки

E и твердого раствора β состава точки F. Запомните, что механическая смесь двух ( или более) разнородных кристаллов , одновременно кристаллизующихся из жидкости, называется эвтектикой . Эвтектическую реакцию можно записать в следующем виде:

Эвтектическое превращение протекает при постоянной температуре t_Э , так как при этом в двухкомплектном сплаве одновременно сосуществуют при фазы: одна жидкая и две твердых, в связи с чем число степеней свободы при этой температуре равно нулю

(реакция нонваривнтая) :

С = К – Ф + 1 = 2-3+1 = 0.

Следует усвоить, что количества каждой из фаз в эвтектической смеси могут быть определены с помощью второго правила отрезков:

Сплав I называется эвтектическим ( наиболее легкоплавким ). Сплавы, лежащие левее точки С , называются доэвтектичеокими ,а правее заэвтектическими.

При температурах выше t_Э эвтектический сплав находится в жидком состоянии, а при достижении этой температуры вся его масса претерпевает эвтектическое превращение по описанной выше . схеме. Обратите внимание, что на кривой охлаждения ( рис. 2 ) этому превращению отвечает температурная остановка ( т.к.C=О), длительность которой определяется массой кристаллизующейся жидкости. Последующее охлаждение сплава продолжается только после . полного завершения эвтектической реакции. Конечная структура сплава - пластинчатая эвтектика ( может быть и другое ее строение ) изображена на рис. 2.

В отличие от сплава | ,в заэвтекгическом сплаве || эвтектическому превращению предшествует выделение из жидкого раствора в интервале точек 1-2 кристаллов β , обогащенных компонентом О , в результате чего жидкая фаза обедняется этим компонентом.

Уясните, что при охлаждении до эвтектической температуры ( точка 2 ) состав кристаллов β изменяется в соответствии с линией МF , а жидкости - в соответствии с линией 1C . При достижении этой температуры количество первичных кристаллов ft состава точки F определяется отрезком С2 , а количество оставшейся жидкости состава точки С - отрезком 2F. Эго количество жидкости, составляющее часть массы сплава ( а не всю массу, как в сплаве I ),при температуре точки 2 превращается в эвтектику (α+β).

При дальнейшем охлаждении сплава II вследствие, уменьшения растворимости компонента A в решетке компонента B по линии FK будет происходить распад твердого раствора β с выделением в этой фазе вторичных кристаллов α состава точки S. (Необходимо уяснить, что это относится как к β-фазе, выделившейся из жидкости выше линии ECF, так и к находящейся в эвтектике).

Конечная структура сплава II β+эвтектика (α+.β)+α_||

В сплаве

Первичная кристаллизация, происходящая в интервале температур между точками 4 и 5 , сопровождается изменением состава твердой фазы по линии L5 , а жидкой - по линии 4N . Она заканчивается образованием β - твердого раствора", состав которого соответствует составу сплава. Такая однофазная структура сохраняется до температуры точки 6 . . • При охлаждении сплава ниже точки 6 , по мере уменьшения концентрации в твердом растворе β , избыточное количество компонента А выделяется из этой фазы в виде кристаллов α||. состава точки S, как и в предыдущем случае. Таким образом, конечная структура рассматриваемого сплава - кристаллы В -твердого раствора с выделениями в них вторичных кристаллов α||. Кристаллизация доэвтектических сплавов (т.е. лежащих между точками E и C ) начинается на линии tAC выделением из жидкости кристаллов α-твердого раствора. При температуре tЭ остаток жидкости превращается в эвтектику (α+β),и конечная их структура состоит из этой эвтектики, количество которой тем больше, чем ближе состав сплава к эвтектическому, и кристаллов α -твердого раствора без выделений вторичных кристаллов. Заканчивая изучение диаграммы, обратите внимание на го, что при одинаковом фазовом составе сплавов в диапазоне концентраций от точки 5 до точки К (α и β -твердые растворы ) их конечные структуры различны, чем определяется различие их свойств. Уясните также, что протяженность областей существования твердых растворов α и β зависит от взаимной растворимости компонентов А и В . При полном отсутствии растворимости эти области отсутствуют и диаграмма имеет вид, изображенный на рис. 3.   Рис.3     Практическая работа КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ Цель работы: ознакомиться с классификацией и маркировкой легированных сталей.

Общие указания

Легированными сталями называют стали, содержащие в своем составе, кроме железа и углерода, специально введенные элементы, которые способны изменить ее строение, а следовательно, и свойства.

В соответствии, с общепринятой классификацией, все химические элементы, содержащиеся в стали, можно разделить на четыре группы:

1. Постоянные или обыкновенные примеси. К этой группе относятся марганец, кремний, алюминий, титан, которые попадают в сталь в процессе раскисления и находятся в стали в незначительном количестве. К постоянным примесям следует отнести серу и фосфор.

2. Скрытые примеси. Это кислород, водород и азот, присутствующие в любой стали в очень малых количествах.

3. Случайные примеси. К этой группе относятся примеси, попадающие в сталь из шихтовых материалов или вследствие каких-либо случайных причин (например, при переплавке металлического лома – луженого, оцинкованного).

4. Легирующие элементы. Это элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах с целью изменения ее строения и свойств.

Для легирования стали наиболее часто применяют хром, никель, марганец, кремний, вольфрам, ванадий, молибден, титан, медь и др.

• ⇐ Назад
• 123
• Далее ⇒