Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения

Особенность рассматриваемых диаграмм (рис.1) состоит в том, что верхняя часть диаграммы характеризует первичную кристаллизацию, нижняя – вторичную. Вторичная кристаллизация наблюдается, если хотя бы один из компонентов претерпевает аллотропические превращения. Известны различные виды диаграмм с полиморфными превращениями сплавов в твердом состоянии. Это сочетание рассмотренных ранее диаграмм перехода из жидкого состояния в твердое с последующей перекристаллизацией в твердом состоянии по диаграммам различного типа. На рис.1,а показана дальнейшая перекристаллизация в твердом состоянии в результате полиморфного превращения β→α только одного компонента А.

а) б)

Рис.1 – Диаграмма состояния сплавов, испытывающих полиморфные превращения

Это обусловило получение в определенном интервале концентраций и температур двухфазной твердой области α+β и области α ограниченных растворов Б и А. На рис.1,б компоненты при переходе из жидкого состояния в твердое дают неограниченные твердые γ – растворы, а при дальнейшем охлаждении компонент А претерпевает полиморфное превращение γ→α, а компонент Б – превращение γ→β. Новые аллотропические формы элементов дают эвтектоид Э – механическую смесь, образующуюся при вторичной кристаллизации, и ограниченные твердые α- растворы (Б в А) и β-растворы (А в Б).

При сварке плавлением у кромок как со стороны металлов А и Б будут располагаться соответственно кристаллы твердых α- и β-растворов, при удалении от кромки А зона α-кристаллов с третичными выделениями β-фазы, а со стороны кромки металла Б – β-кристаллы с третичными выделениями α-фазы. Между этими зонами будет находиться зона кристаллов эвтектоида (рис.2).

Рис.2 – Кристаллическое строение сварного шва сплавов с полиморфным превращением в твердом состоянии

Отличительная особенность сварного соединения металлов с полиморфным превращением в твердом состоянии – получение вторичных мелких зерен в пределах крупных первичных кристаллитов, образовавшихся при переходе из жидкого состояния в твердое. Свойства (прочность и вязкость) при этом улучшаются, происходит плавное изменение свойств металла шва в соответствии с характером образовавшихся фаз.