Три случая взаимодействия атомов компонентов

1 случай: атомы компонентов отталкиваются друг от друга, образуя механическую смесь кристаллов компонентов (эвтектику). Эвтектика представляет собой одну структурную составляющую и две фазы

2 случай: компоненты сплава обладают взаимной растворимостью друг в друге, образуя твердые растворы – однородное (однофазное) кристаллическое тело, имеющее один тип кристаллической решетки; при этом могут образовываться твердые растворы: замещения (образуют металлы), внедрения (образуют металлоиды в металлах), вычитания (на базе хим. соединения)

3 случай: компоненты сплава при сплавлении образуют химическое соединение – новое вещество, имеющее свою решетку и свои специфические свойства

При создании новых материалов действует схема

Строение металлического слитка

С хема дендрита

Напоминает форму дерева

Данная форма кристаллов объясняется тем, что возникающие в жидком металле зародыши растут главным образом в направлении с минимальным расстоянием между атомами.

n – ось третьего порядка

m – ось второго порядка

k – ось первого порядка

С хема строения стального слитка

Если сталь не раскислена – кипящая (в ней большое количество соединений кислорода), то газовые пузыри будут образовываться по всему объему слитка. Если сталь хорошо раскислена (спокойная сталь), то ее отливают в изложницы с утепленной прибыльной надставкой. В этом месте будут кристаллизоваться последние порции металла, и здесь будут собираться газы. При этом образуется большая пустота называемая усадочной раковиной, которую отрезают (15…20% от длины слитка).

Диаграмма состояния сплавов – графическое изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от его концентрации и температуры.

Изучение любого сплава прежде всего начинается с построения и анализа диаграммы состояния, т.к. диаграмма дает возможность изучать сплавы и структурные составляющие сплава. Пользуясь диаграммой можно установить возможность проведения ТО и ее режимы, температуру литья и ГОМД.

Теоретические основы диаграммы дал Д.К. Чернов. Диаграмму строят методом термического анализа.

Сущность метода. Берут несколько сплавов из одной системы с различным соотношением масс входящих компонентов. Сплавы помещают в тигли и нагревают в печи. После расплавления медленно охлаждают и фиксируют скорость охлаждения (с помощью термопары и секундомера). В результате получают серию кривых охлаждения, а по ним строят диаграмму состояния.

Точки отвечающие началу кристаллизации называют точками ликвидус, точки отвечающие концу кристаллизации называют точками солидус.

Существует пять типов диаграмм состояния сплавов, образующиеся в результате трех вышеназванных случаев взаимодействия атомов компонентов.

I тип – Диаграмма состояния сплавов с практическим отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии.

Сплавы таких компонентов при переходе из жидкого состояния в твердое образуют механическую смесь зерен чистых металлов Sn – Zn, Pb – Sb, (предыдущая диаграмма).

Механическая смесь двух или более разнородных кристаллов, одновременно кристаллизирующихся из жидкости называется эвтектикой (от греческого эв-тэо – легкоплавищийся). Температура кристаллизации эвтектического сплава наименьшая.

Н апример (при комнатной темп.)

Сплав I: фаз – 1 (кр. Pb) структурных состовляющий - 1

Сплав III: фаз – 2 (кр. Pb, кр. Sn), структурных состовляющий – 2 (эвтектика, кр. Pb)

Сплав IV: фаз – 2 (кр. Pb, кр. Sn) структура состояния - 1 (эвтектика)