8. Диаграммы состояния сплавов

Диаграмма состояния - это графическое изображение равновесных состояний сплавов рассматриваемой системы в зависимости от температуры и состава.

Диаграммы состояния строятся на основе термического анализа сплавов. При этом берутся отдельные сплавы рассматриваемой системы, медленно охлаждаются, и определяется скорость охлаждения (фиксируются температура и время). На основе этого анализа строят кривые охлаждения сплавов.

На кривых охлаждения фиксируются температуры превращений сплава - критические точки сплава. Критические точки переносятся в систему координат температура - концентрация, где получают точки пересечения с линиями рассматриваемых сплавов в данной системе координат.

Линия сплава - вертикальная линия, проходящая через точку на оси концентрации, соответствующую составу сплава.

Линии диаграммы состояния представляют собой геометрическое место критических точек сплавов.

Линия АСВ - линия, определяющая геометрическое место точек (температур) начала кристаллизации сплавов - линия ликвидус.

Линия DCF - линия, определяющая геометрическое место точек (температур) конца кристаллизации сплавов - линия солидус.

Все превращения в сплавах подчиняются общему закону равновесия - правилу фаз, которое выражается следующей зависимостью:

С=К-Ф+2,

где С - число степеней свободы системы (вариантность) - определяет условие равновесного существования сплава;

К - число компонентов сплава;

Ф - число фаз, находящихся в равновесии;

2 - внешние параметры, влияющие на систему (температура, давление).

С=К-Ф+1, при Р = const.

С=0 - равновесие нонвариантное, то есть безвариантное (превращение происходит при постоянной температуре). Это соответствует температурной остановке на кривой охлаждения сплава, кривая охлаждения I - участок 1-1 - C=1-2+1=0 - кристаллизация металла).

С=1 - моновариантное равновесие (превращение происходит в диапазоне температур). Это соответствует перегибу на кривой охлаждения (участок 1-2 на кривой охлаждения II - С=2-2+1=1 - кристаллизация сплава).

С=2 - бивариантное равновесие, т.е. равновесие сохраняется при определённом изменении температуры и давления (например, участок 0-1 на кривой охлаждения II - С=2-1+1=2 - охлаждение сплава до начала кристаллизации).