Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов (I рода)

Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов (I рода)

Сплавы таких компонентов при переходе из жидкого состояния в твердое образуют механическую смесь зерен чистых металлов.  Диаграммы I рода образуют, например, системы “свинец - сурьма”, “олово - цинк”, “олово - алюминий”, “серебро - свинец”.

В данном случае фазовые превращения рассматриваются на примере системы “свинец - сурьма”. Эту систему образуют два компонента (К = 2) - свинец (Pb) и сурьма (Sb). Максимальное число фаз - три (Ф = 3): жидкий раствор (Ж), кристаллы Pb, кристаллы Sb. Общий вид диаграммы с кривыми охлаждения приведены на рисунок 24.

Линии на диаграмме:

АВС - ликвидус. Она показывает температуру начала кристаллизации сплавов при охлаждении.

DCF - солидус. Она показывает температуру конца кристаллизации сплавов. Ниже этой линии все сплавы системы находятся в твердом состоянии.

С - эвтектическая точка.

Эвтектической называется механическая смесь двух (или более) разнородных кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкой фазы при постоянной температуре.

В приведенном примере эвтектику образуют кристаллы свинца и сурьмы. Для ее образования жидкая фаза должна иметь строго определенное соотношение компонентов – 87 % Pb и 13 % Sb. Cплав с таким соотношением компонентов называется эвтектическим. Сплавы, содержащие свинца больше 87 %, называются доэвтектическими, а меньше 87 % - заэвтектическими. Линия DCF называется также линией эвтектического превращения. При температуре

246 0С жидкая фаза, присутствующая в сплавах, будет образовывать эвтектику:

Ж -> Э (Pb + Sb).

    87 % Pb

    13 % Sb

Кривая охлаждения доэвтектического сплава (II) имеет точку перегиба (I), соответствующую началу кристаллизации сплава. При этом из жидкой фазы начинают образовываться кристаллы свинца, и она в процентном отношении, по мере охлаждения до точки 2, будет обогащаться сурьмой. При температуре 246 0С остатки жидкой фазы будут иметь эвтектическую концентрацию и образуют эвтектику. Структура доэвтектических сплавов состоит из кристаллов свинца и эвтектики.

Кривая охлаждения заэвтектических сплавов (III) по виду аналогична кривым охлаждения доэвтектических сплавов. В заэвтектических сплавах содержание сурьмы больше, чем это необходимо для образования эвтектики (13%), поэтому в точке 3 из жидкой фазы начнут образовываться кристаллы сурьмы. В точке 4 состав жидкой фазы будет иметь  эвтектическую концентрацию и образуется эвтектика. Структура заэвтектических сплавов состоит из кристаллов сурьмы и эвтектики.