Задание №1

Вычертить диаграмму состояния системы “свинец-олово” (рисунок 1). Указать линии ликвидуса и солидуса, а также структурно–фазовый состав областей диаграммы. Для сплава, содержащего 10 % Sn, построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаждении превращения. Зарисовать и описать структуру заданного сплава.

Решение:

Рисунок 1 – Диаграмма состояния системы “свинец - олово”

Фазовые превращения протекают в двухкомпонентной системе: “свинец” (А) и “олово” (В), которые образуют друг с другом твердые растворы ограниченной растворимости α и β: α — твердый раствор компонента В в А; β — твердый раствор компонента А в В.

Максимальное число фаз — три (Ф = 3): жидкий раствор (Ж), α и β — твердые растворы.

Линии на диаграмме: АЕВ — ликвидус; ADECB — солидус; DF — предельной растворимости компонента В в A; CG — предельной растворимости компонента А в В; DEC — эвтектического превращения; точка С — эвтектическая точка.

Эвтектика представляет собой мелкозернистую механическую смесь кристаллов α - и β -твердых растворов.

Растворимость компонентов В в А переменная в зависимости от температуры. Чем ниже температура, тем меньше может раствориться компонента В в кристаллической решетке компонента А. Поэтому по мере охлаждения в сплавах, с концентрацией компонентов правее точки F, будут выделяться вторичные кристаллы β, которые обозначаются символом β_II в отличие от первичных кристаллов β (β_I), выделяющихся из жидкой фазы. Точка D показывает максимально предельную растворимость компонента В в А, а точка F — максимальную растворимость при комнатной температуре.

Растворимость компонента А в В постоянна и не зависит от температуры (линия CG — вертикальная), выделения вторичных α -кристаллов по мере охлаждения сплавов не происходит.

Кристаллизация сплава I

Кривая охлаждения представлена на рисунке 1. Выше точки 1 сплав находится в жидком состоянии. В точке 1 начинается процесс кристаллизации сплава образованием α-твердого раствора. В точке 2 процесс кристаллизации заканчивается. Образовавшиеся кристаллы не претерпевают изменений до точки 3, лежащей на линии предельной растворимости. Ниже точки 3 α-твердый раствор является пересыщенным и выделяются избыточные кристаллы β_II -твердого раствора. Состав α-твердого раствора изменяется по кривой 3-F по мере увеличения β_II фазы.