2.3 Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния.

Физико-химический закон Н.С. Курнакова

Свойства сплавов зависят от структуры. О структуре сплавов можно судить по диаграмме состояния. Русский ученый Н.С. Курнаков установил связь свойств сплавов с диаграммой состояния. на рис. 2.14 приведены четыре основных типа диаграмм и соответствующие им диаграммы состав-свойства.

Диаграммы состав-свойства (по Н.С. Курнакову)

Рис. 2.14 Диаграммы состояния и соответствующие им диаграммы состав-свойства

1)Если при кристаллизации сплавов системы (А+В) образуется механическая смесь компонентов, то свойства сплавов с изменением состава изменяются по закону прямой линии (аддитивно). Новых свойств, отсутствующих у чистых компонентов, в этом случае получить нельзя. Например, если у компонента А твердость 80НВ, а у компонента В – 250НВ, то можно определить твердость для любого сплава – рис. 2.15.

Возьмем сплав 30% А+70% В и определим по диаграмме его твердость – она составит 200НВ (рис. 2.15).

Рис. 2.15 Зависимость твердости сплавов от состава в случае образования механической смеси компонентов А и В.

2)Если при кристаллизации сплавов системы (А+В) образуются твердые растворы (неограниченная растворимость), то свойства изменяются по криволинейному закону с максимумом или минимумом (рис. 2.14, диаграмма 2 типа).

В системе таких сплавов можно получить новые свойства, отсутствующие у чистых компонентов. Через максимум проходят такие свойства как твердость, прочность, электросопротивление и др., а через минимум – пластичность, вязкость, электропроводность и т.д.

3)Если при кристаллизации сплавов системы (А+В) каждый компонент ограниченно растворяется в другом (диаграмма 3 типа), то в той части, где имеют место однофазные области твердых растворов, свойства изменяются по закону кривой линии. В той части, где сплавы состоят из смеси твердых растворов, свойства изменяются аддитивно (рис. 5.16, диаграмма 3 типа).

4)Если компоненты при кристаллизации сплава образуют химическое соединение, то составу химического соединения А_mB_n соответствует ярко выраженный максимум или минимум на кривой изменения свойств (рис. 5.16, диаграмма 4 типа). Эта точка перелома называется сингулярной точкой. Таким образом, в случае образования химического соединения получается как бы новое вещество, совершенно не похожее по свойствам на компоненты, из которых оно состоит.

Знание этих закономерностей облегчает создание сплавов с заданными свойствами. Кроме того, использование этих закономерностей облегчает построение диаграмм состояния для неизученных систем, т.к., зная характер изменения свойств при изменении состава, можно установить, в какое взаимодействие вступают компоненты.