 |
Связь между типом диаграммы состояния и свойствами сплавов
|
|
|
|
Свойства сплавов зависят от типа диаграммы состояния, состава и структуры сплавов. Метод построения диаграмм "состав-свойство" был разработан Н.С. Курнаковым, открывшим определенную зависимость между свойствами сплавов и диаграммой состояния.
На рисунке 6 изображены диаграммы "состав-свойства" в зависимости от вида диаграмм состояния (по Н.С. Курнакову).
Анализ этих диаграмм позволяет сделать следующие выводы:
1. При образовании механических смесей свойства изменяются по ли-нейному закону. Значения характеристик свойств сплава находятся в интер-вале между характеристиками чистых компонентов.
2. При образовании твердых растворов с неограниченной растворимостью свойства сплавов изменяются по криволинейной зависимости, причем некоторые свойства, например, электросопротивление, могут значительно отличаться от свойств компонентов.
3. При образовании твердых растворов с ограниченной растворимо-стью свойства в интервале концентраций, отвечающих однофазным твердым растворам, изменяются по криволинейному закону, а в двухфазной области – по линейному закону. Причем крайние точки на прямой являются свойствами чистых фаз, предельно насыщенных твердых растворов, образующих данную смесь.
4. При образовании химических соединений концентрация химического соединения отвечает максимуму на кривой. Эта точка перелома, соответствующая химическому соединению, называется сингулярной точкой.
Рисунок 6 – Связь между типом диаграмм состояния и соответствующими им диаграммами «состав-свойства»
На установленных Н.С. Курнаковым закономерностях основываются следующие практические рекомендации:
|
|
|
- для повышения прочности целесообразно применять легирующие элементы, образующие с основным металлом твердые растворы или химические соединения;
- сплавы с переменной растворимостью легирующего элемента в основном металле можно упрочнять термообработкой;
- в качестве литейных сплавов лучше применять сплавы, содержащие эвтектику, так как они обладают низкой температурой кристаллизации и хорошей жидкотекучестью;
- однофазные сплавы имеют лучшую свариваемость и коррозионную стойкость;
- двухфазные сплавы лучше обрабатываются резанием;
- литейные сплавы с дендритной структурой лучше сопротивляются истиранию.
Задание и методические рекомендации
1. Ознакомиться с основными положениями теории сплавов.
2. Ознакомиться с диаграммами состояния различных типов.
3. Ознакомиться с правилами построения диаграмм состояния.
4. Построить кривые охлаждения сплавов Pb–Sb заданного состава по данным, приведенным в Приложении 1. Определить на них критические точки.
5. Применить правило фаз Гиббса для каждой критической точки на кривых охлаждения сплавов. Подписать число степеней свободы системы при критических температурах.
6. По критическим точкам построить диаграмму состояния Pb–Sb. Для данной диаграммы состояния дать пояснение всех линий, точек и указать фазовый состав в каждой области диаграммы.
7. В любой точке двухфазной области диаграммы Pb–Sb определить концентрацию и относительное количество фаз, используя правило отрезков.
Контрольные вопросы
1. Что такое сплав, компоненты сплава, фаза?
2. Какие твердые фазы могут присутствовать в сплавах?
3. Что такое твердый раствор? Какие типы твердых растворов существуют в сплавах?
4. Что такое эвтектика и эвтектоид?
5. Сформулируйте правило фаз Гиббса.
6. Как строятся диаграммы состояния и какие основные свойства сплавов можно выявить с их помощью?
|
|
|
7. Какие типы диаграмм состояния могут образовывать между собой различные компоненты? От чего зависит тот или иной тип диаграммы?
8. Как определить фазовый состав, концентрацию фаз и количественное соотношение между фазами с помощью правила отрезков?
9. Как изменяются свойства сплавов в зависимости от их состава и типа диаграммы состояния?
Приложение 1
Результаты экспериментальных исследований по определению изменения температуры сплавов Pb–Sb заданного состава при их охлаждении
(показания сняты через 15 секунд)
| Температура, ºС | ||||
| Чистый свинец | 92% Pb + 8% Sb | 87% Pb + 13% Sb | 70% Pb + 30% Sb | Чистая сурьма |
| Tпл = 327 ºС | Tпл = 631 ºС | |||
|
|
|
