Основные типы диаграмм состояния

Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов (I рода).

Оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимы, а в твердом состоянии нерастворимы и не образуют химических соединений.

Рис. 17. Диаграмма состояния I рода

Компоненты: вещества А и В (k = 2).

Фазы: жидкость L, кристаллы А и кристаллы В (максимальное значение f = 3).

Общий вид диаграммы состояния показан на рис. 17. Линия АСВ является линией ликвидус (начало кристаллизации), линия DСЕ – линией солидус (конец кристаллизации). На линии АС начинают (при охлаждении) выделяться кристаллы А, а на линии СВ – кристаллы В. На линии DCE из жидкости концентрации С одновременно выделяются кристаллы А и В.

Механическая смесь двух (или более) видов кристаллов, одновременно кристаллизовавшихся из жидкости, называется эвтектикой.

Эвтектические сплавы обладают хорошей жидкотекучестью и используются для литья.

Методы исследования структуры металлов

И сплавов

Под структурой в металлах и сплавах понимают форму, размеры и характер взаимного расположения соответствующих фаз. Фазой, в свою очередь, называют однородные составные части системы, имеющие одинаковый состав, кристаллическое строение и свойства, одно и то же агрегатное состояние и отделенные от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства резко меняются. Структурными составляющими называют обособленные части сплава, имеющие одинаковое строение с присущими им характерными особенностями.

Различают макроструктуру и микроструктуру материала. Макроструктуру исследуют на специальных макрошлифах (темплетах) невооруженным взглядом или при небольшом увеличении в 30 – 40 раз. При этом выявляют форму и расположение зерен в литом металле, деформированные кристаллиты в металле после обработки давлением, различные дефекты, нарушающие сплошность металла и химическую неоднородность, возникшую при кристаллизации или в результате термической или химико-термической обработки.

Микроструктуру изучают на микрошлифах. При этом выявляют размер и форму зерен и фаз. наблюдают в оптическом или электронном микроскопе. Разрешающая способность* оптического микроскопа не превышает 0,2 мкм. Полезное увеличение в оптическом микроскопе составляет примерно 2000 – 2200 крат. Применение больших увеличений не оправдано, так как более мелкие детали структуры не становятся видимыми, поскольку разрешающая способность не меняется.

Для оценки влияния структуры, технологических и других факторов на разрушение металлов и материалов, исследования закономерностей процесса разрушения широко применяют методы фрактографии. Фрактография – это область знания, изучающая строение изломов.

Под изломом понимают поверхность, образующуюся в результате разрушения материала. Поверхность разрушения имеет различный вид в зависимости от условий погружения микроструктуры сплава, кристаллографического строения и других, в том числе технологических факторов.

* В материаловедении принято обозначать: чистые компоненты – большими буквами латинского алфавита А, В, С, твёрдые растворы – малыми буквами α, β, γ и т.д., а упорядоченные твёрдые растворы теми же буквами со штрихом – α', β', γ' и т.д.

* Разрешающая способность – минимальная различимая величина объекта.