Диаграми на евтектичен тип

С изключение на малък брой компоненти, които образуват непрекъснати серии от твърди и течни разтвори, повечето метали имат ограничена разтворимост един в друг. Следователно, в системи от такива компоненти, областитеограничени твърди разтвори са разделени от двуфазни области на смеси от тези твърди разтвори. Такива зони могат да имат системи с евтектично равновесие (Фигура 3.3.1).

евтектичен

сплав

Фигура 3.3.1 - Диаграма на състоянието на система от евтектичен тип с променлива

ограничена разтворимост на компонентите в твърдо състояние:

а – микроструктура на сплав 1; b – микроструктура на сплавта 2

Надиаграмата от евтектичен тип с променлива ограничена разтворимост на компонентите един в друг, горната линияTAETBе линията на ликвидус,TAMENTBе линията на солидус. Най-важните линии на тази система са:Мm– крива на ограничена разтворимост на компонент B в a-твърд разтвор иNn– крива на ограничена разтворимост на компонент A в b-твърд разтвор. ОбласттаТАMmАе областта на твърдия разтвор на компонент B в A (a-фаза), областтаТВNnBе областта на твърдия разтвор на компонент A в B (b-фаза). ПлощтаmMENnе областта на двуфазното състояние (a + b).

Кривите на ликвидус се пресичат в точкатаE (илиe), която се наричаевтектична точка. Хоризонталната линияMEN, минаваща през евтектична точка, се наричаевтектична линия илиевтектична линия, тя характеризира евтектичното равновесие LE↔aM + bN.Сплавите, чиято фигуративна линия пресича ME хоризонталата, се наричат ​​хипоевтектични, а сплавите, които пресичат EN хоризонталата, се наричат ​​хиперевтектични.

Да проследим процесите на формиранеструктура на сплавите по време на кристализация и трансформации в твърдо състояние. При температура над линията на ликвидус всички сплави на диаграмата са в състояние на хомогенен течен разтвор.

Всплав 1 (Фигура 3.3.1), когато температурата спадне от точка1до точка2, a-твърдият разтвор L→a кристализира, точно както в случая на неограничени твърди разтвори. Под солидуссплав 1 се охлажда без промяна на фазовия състав. Структурата на еднофазна сплав при стайна температура е представена от един структурен компонент - кристали на а-твърд разтвор (Фигура 3.3.1, а).

Кристализациясплав 2 е подобна насплав 1. Под температурата на точката2сплавта е в състояние на хомогенен a-твърд разтвор. В точката3твърдият разтвор достига границата на разтворимост за дадена температура и при по-нататъшно охлаждане, поради намаляване на разтворимостта на компонент B в A, трябва да се освободи излишък от компонент B от твърдия разтвор.В тази система обаче компонент B може също да разтвори компонент A в себе си, образувайки твърд разтвор b. Следователно, излишъкът от компонент B всплав 2 се утаява под формата наb-фаза кристали. В този случай излишната b-фаза се утаява при равновесни условия под формата на ръбове по границите на зърната. При охлаждане от температурата на точка3до4, съставът на а-твърдия разтвор ще се промени по линията3m, а съставът на утаения твърд разтвор b по линиятаqn. Съответно се променя и относителното количество на фазите a и b в сплавта. Количеството b-фаза при температурата на точкатаfсъгласно правилото на лоста ще бъде равно на: , количеството a-фаза .

Кристалите от фази, които се утаяват по време на трансформации в твърдо състояние, се наричат ​​вторични. Те имат размеримного по-малко от оригиналните.

Структуратасплав 2 с фазов състав (α + β) при стайна температура съдържа два структурни компонента: първични кристали на α-твърд разтвор, които формират основата на сплавта и вторични кристали на β-твърд разтвор, разположени по протежение на границите на зърната (Фигура 3.3.1, b).

Нека разгледаме трансформациите по време на охлажданена хипоевтектичната сплав (Фигура 3.3.2a). От температурата на точка1до точка2първичните кристали на a-твърдия разтвор се утаяват в сплавта. Съставът на а-фазата в интервала на кристализация се променя по линията1'-a, съставът на течността - по линията1-е. На кривата на термично охлаждане на сплавта се появява изпъкнал участък в резултат на отделянето на скритата топлина на кристализация.

При евтектична температура (точка2) в сплавта остава известно количество течност, равно на , чийто състав съответства на точкае, т.е. течността е изключително наситена както с компонент B, така и с компонент A.

В тази връзка, при постоянна температура te, течността се разлага във физикохимична смес от фази Le → (aa + bb)e, т.е. в сплавта възниква евтектична кристализация с образуването на евтектични колонии, състоящи се от кристали a и b на твърди разтвори, чийто състав ще съответства на точкитеa иb. На термичната крива на охлаждане на сплавта се появява изотерма, което показва отделянето на значителна топлина на кристализация по време на евтектичното преобразуване. Според правилото за фазата на Гибс, C \u003d K - F + 1 \u003d 2 - 3 + 1 \u003d 0, т.е. евтектично равновесиеинвариантно.

Евтектична кристализация е процесът на образуване и съвместен растеж на разклонени, редовно редуващи се кристали от α и β фази, които образуват евтектична колония. всекиевтектична колония е двуфазен бикристал. Предварително утаените първични кристали на α-фазата са заобиколени от колонии от фино диференцирана евтектична физикохимична смес от две фази (α + β)e - евтектика.

Така структурата на хипоевтектичната сплав под евтектичната линия ще се състои от първични кристали на a-твърдия разтвор и евтектиката (a + b)e.

При понижаване на температурата под евтектиката, в съответствие с представената диаграма, разтворимостта на компонент В в α-твърдия разтвор и на компонент А в β-твърдия разтвор намалява, а концентрациите a и b на твърдите разтвори се променят по линиитеаа1иbb1. Съответно, относителният брой на фазите a и b също се променя.

Следователно хипоевтектичната сплав (Фигура 3.3.2a), когато се охлади под евтектичната линия, претърпява фазова трансформация в твърдо състояние, в резултат на което вторичните кристали на β-фазата се отделят от първичните и евтектични кристали на α-фазата, а вторичните кристали на α-фазата се отделят от евтектичните кристали на β-фазата . Има малко огъване на кривата на охлаждане на сплавта под хоризонталната платформа, което показва освобождаването на топлината на трансформация по време на фазовия преход α↔β. Отделянията на вторични кристали от компонентите на евтектиката не се проявяват структурно. В резултат на товаструктурата на хипоевтектична, двуфазна (а и b) сплав, при стайна температура се състои отпървични кристали на a-твърд разтвор, евтектика (a + b)e и вторични кристали на b-фаза.