2.1.5. Кристаллизация сплавов разных концентраций кремния

Таблица 1. Анализ превращений в системе

№ сплава	Состав сплава, %	Интервал температур, t	Число степеней свободы, С	Фазовый переход	Темп кристаллизации
I	0,02		C=2-2+1=1
			C=2-1+1=2	Простое охлаждение	–
II	1,0		C=1
			C=2	Простое охлаждение	-
			C=1
III	5,0		C=1
			C=2-3+1=0		–
			C=2-2+1=1
IV	11,7		C=2-3+1=0		–
			C=2-2+1=1
V	20		C=1
			C=0		–
			C=1

2.1.6.Структуры, получаемые в системе

Двигаясь по линии сплава, определяем структурные составляющие и их количество и заполняем табл. 2. В сплаве II (схема структуры представлена на рис.2) количество вторичных кристаллов

. (1)

Сплав IV – эвтектический. В нем содержится максимально возможное количество эвтектики, но оно не равно 100%, так как в структуре, кроме эвтектики, присутствуют вторичные кристаллы – Si_II. Рассчитаем максимально возможное количество эвтектики.

1. максимальное количество Si_II в сплаве

%. (2)

В эвтектическом сплаве количество α - фазы

(3)

Количество вторичных кристаллов Si_II уменьшается пропорционально α. Количество Si_II =1,6·0,9=1,4%. Максимальное количество эвтектики 100 – Si_II =100 – 1,4=98,6%.

В сплаве III-1 (5% Si) для нахождения количества эвтектики составим пропорцию . Откуда эвк = . Количество вторичных кристаллов Si_II =. Количество первичных кристаллов α_I =100 – (32,9+1,55)=65,55%.

В сплаве III-2 (9% Si) аналогично найдем количество эвтектики %. Количество вторичных кристаллов Si_II = %. Количество первичных кристаллов α_I =100 – (72,1+1,5)=26,4%.

В сплаве V-1(20% Si) количество эвтектики %. Количество вторичных кристаллов Si_II = %. Количество первичных кристаллов Si_I = 100 – (89,3+1,3)=9,4%.

В сплаве V-2 (60% Si) количество эвтектики %. Количество вторичных кристаллов Si_II = %. Количество первичных кристаллов Si_I = 100 – (44,7+0,65)%.

Таблица 2. Структурные составляющие и их количество

№ сплава	Состав сплава, % Si	Структура	Количество структурных составляющих			Фазовый состав
			Эвтектика, %	Первичные кристаллы, %	Вторичные кристаллы, %	Фазы	Количество фаз
I	0,02	α	–	100	–	α	α =100%
II	1,0	αI + SiII	–	99,08	0,95	α + Si	α =99,0% Si =0,95%
III-1	5	αI + эвт(α+Si) + SiII	32,9	68,55	1,55	α + Si	α =99,05% Si =4,95%
III-2	9	αI + эвт(α+Si) + SiII	72,1	26,4	1,5	α + Si	α =99,05% Si = 9,95%
IV	11,7	эвт(α+Si) + αII	98,6	–	1,4	α + Si	α =88,3% Si =11,7%
V-1	20	SiI+эвт(α+Si) + SiII	89,3	9,4	1,3	α + Si	α =80% Si =20%
V-2	60	SiI+эвт(α+Si) + SiII	44,7	54,65	0,65	α + Si	α =40% Si =60%

Из табл. 2 видно:

1. количество эвтектики максимально в точке С. По мере приближения к точке С количество эвтектики увеличивается как в до-, так и в заэвтектических сплавах;

2) в двух доэвтектических сплавах структура формально одинакова α_I + эвт(α+Si) + +Si_II , но отличается соотношением структурных составляющих.

а б в

Рис.2. Схемы структур: сплав I – а, сплав II после медленного охлаждения – б, сплав II после быстрого охлаждения – в

а б

Рис.3. Микроструктура доэвтектического сплава III – а, заэвтектического сплава V– б