Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния

 

Свойства сплавов зависят от вида взаимодействия компонентов, т.е. от того, какая структура в них получается. Поэтому существует взаимосвязь между свойствами сплава и его диаграммой состояния, которую схематически можно изобразить следующим образом (рис.4):

1) при образовании эвтектик свойства изменяются плавно по прямой (рис.4,б), что является важным для сварных соединений, т.к. постоянное не скачкообразное изменение свойств, благоприятнее влияет на работоспособность сварного соединения, чем скачкообразное;

2) при образовании твёрдых растворов свойства изменяются по плавным кривым (выпуклой или вогнутой), без скачков (рис.4,а);

3) при образовании ограниченных твердых растворов (рис.4,в) свойства в области, соответствующей однофазным твердым растворам, изменяются по криволинейному закону; а в двухфазной области – по прямолинейному закону;

4) при образовании химического соединения свойства изменяются скачком (рис.4,г).

Рис. 4 – Свойства сплавов и их диаграммы состояния

 

Правило отрезков

 

В процессе кристаллизации изменяются и концентрации фаз, и количество каждой фазы (твёрдая – увеличивается, жидкая – уменьшается). Когда в сплаве одновременно существует две фазы, в любой точке диаграммы можно определить количество обеих фаз и их концентрацию. Для этого служит правило рычага или правило отрезков.

Первое положение правила: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводится горизонтальная линия до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.

Второе положение правила: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводится горизонтальная линия. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Для сплава состава Ζ через заданную точку f на диаграмме (рис.5) проводится горизонтальная линия, точки пересечения – m и n.

Рис. 5 – Диаграмма состояния (к применению на ней правила отрезков)

 

В соответствии с правилом отрезков количество жидкой фазы пропорционально отрезку fn, а количество твердой – отрезку mf, при этом количество всего сплава соответствует отрезку mn.

Для определения химического состава каждой фазы используются проекции точек m (показывает состав жидкой фазы) и n (состав твердой фазы, по рис.5 – 100 % компонента В).

 

Контрольные вопросы

1. Особенности диаграммы состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения.

2. Каково кристаллическое строение металла сварного шва при сварке металлов которые имеют полиморфные превращения?

3. Что такое линия перитектического превращения?

4. Назовите отличие перитектического превращения от эвтектическо-го.

5. Как изменяются свойства сплавов в зависимости от типа диаграммы состояния?

6. Как определить количество фаз и химический состав каждой фазы?