Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения
Особенность рассматриваемых диаграмм (рис.1) состоит в том, что верхняя часть диаграммы характеризует первичную кристаллизацию, нижняя – вторичную. Вторичная кристаллизация наблюдается, если хотя бы один из компонентов претерпевает аллотропические превращения. Известны различные виды диаграмм с полиморфными превращениями сплавов в твердом состоянии. Это сочетание рассмотренных ранее диаграмм перехода из жидкого состояния в твердое с последующей перекристаллизацией в твердом состоянии по диаграммам различного типа. На рис.1,а показана дальнейшая перекристаллизация в твердом состоянии в результате полиморфного превращения β→α только одного компонента А.
а) б)
Рис.1 – Диаграмма состояния сплавов, испытывающих полиморфные превращения
Это обусловило получение в определенном интервале концентраций и температур двухфазной твердой области α+β и области α ограниченных растворов Б и А. На рис.1,б компоненты при переходе из жидкого состояния в твердое дают неограниченные твердые γ – растворы, а при дальнейшем охлаждении компонент А претерпевает полиморфное превращение γ→α, а компонент Б – превращение γ→β. Новые аллотропические формы элементов дают эвтектоид Э – механическую смесь, образующуюся при вторичной кристаллизации, и ограниченные твердые α- растворы (Б в А) и β-растворы (А в Б).
При сварке плавлением у кромок как со стороны металлов А и Б будут располагаться соответственно кристаллы твердых α- и β-растворов, при удалении от кромки А зона α-кристаллов с третичными выделениями β-фазы, а со стороны кромки металла Б – β-кристаллы с третичными выделениями α-фазы. Между этими зонами будет находиться зона кристаллов эвтектоида (рис.2).
Рис.2 – Кристаллическое строение сварного шва сплавов с полиморфным превращением в твердом состоянии
Отличительная особенность сварного соединения металлов с полиморфным превращением в твердом состоянии – получение вторичных мелких зерен в пределах крупных первичных кристаллитов, образовавшихся при переходе из жидкого состояния в твердое. Свойства (прочность и вязкость) при этом улучшаются, происходит плавное изменение свойств металла шва в соответствии с характером образовавшихся фаз.
Диаграмма состояния сплавов образующих ограниченные твёрдые растворы и перитектику
Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы и перитектику представлена на рис.3. Линия acb на диаграмме соответствует линии ликвидус, а линия adeb – линии солидус. Точка d характеризует максимальную растворимость компонента В в компоненте А, а точка е - предельную растворимость компонента А в компоненте В.
Рис. 3 – Диаграмма состояния сплавов с перитектикой
Линия cde называется линией перитектического превращения. При перитектической температуре, как и при эвтектической, существуют три фазы постоян-ного состава: жидкая Жс и два твердых раствора: αd и βe что соответству-ет нонвариантному равновесию' и возможно только при постоянной температуре tп.
Перитектическое превращение отличается от эвтектического. Если при эвтектическом превращении из жидкой фазы одновременно кристаллизуются две твердые фазы, то при перитектическом превращении кристаллизуется только одна фаза образующаяся в результате взаимодействия ранее выделившейся твердой фазы с жидкой фазой сплава определенного состава. Наиболее часто перитектическая структура состоит из развитых чередующихся кристаллов α и β. Размеры и форма кристаллов α и β их взаимное расположение зависят от условий кристаллизации.
В сплавах левее точки с происходит кристаллизация с образованием только α -фазы, а правее точки е кристаллизация с образованием только β -фазы. Для этой системы структурный и фазовый состав совпадают. Перитектическое превращение наблюдается во многих промышленных сплавах (сплавы железа с углеродом до 0,5%, меди с цинком,меди с оловом и др.)