3.6.1. Диаграмма состояния сплавов, образующих механическую смесь компонентов

Этот тип диаграмм относится к системам, компоненты которых в жидком состоянии обладают полной взаимной растворимостью; в твердом состоянии нерастворимы (практически нерастворимы) друг в друге; не образуют хими­ческих соединений; не имеют аллотропных изменений.

Диаграмма системы приведена на рис.3.14. Характерной особенностью такой системы является снижение температуры плавления каждого из ком­понентов при добавке другого; вторая особенность - температура конца затвер­девания не зависит от соста­ва сплава; она значительно ниже температуры затверде­вания каждого из компо­нентов.

Рис. 3.14. Диаграмма состояния сплавов, образующих

Механическую смесь компонентов:

t_A; t_B - температуры плавления компонентов А и В; t_{эвт -} температура плавления

(Крис­таллизации) эвтектики

Линия P-S-R обозначает температуры начала процесса затвердевания спла­вов соответствующих составов и называется линией ликвидуса. Прямая M-S-N соответствуеттемпературе конца затвердевания и называется линией солидуса. Таким образом, все сплавы, находящиеся выше линии ликвидуса, жидкие; ниже линии содидуса все сплавы находятся в твердом состоянии. В области фигур PSM и RSM часть сплава находится в твердом состоянии, а часть в жидком.

Если сплав имеет состав, соответствующий точке Е (слева от точки S), то при охлаждении ниже линии ликвидуса в точке «а» в расплаве начнут появляться твердые кристаллы компонента А. При дальнейшем снижении температуры (t₁; t₂; t₃) растет количество кристаллов компонента А, соответственно уменьшается количество жидкой фазы, а ее состав изменяется в направлении, обозначенном стрелкой на линии ликвидуса, - обогащается компонентом В. При достижении температуры t_ЭBT система представляет твердые зерна компонента А, между которыми затвердевает последнее количество расплава состава, соответ­ствующего точке В_Э. Этот состав называется эвтектикой. По структуре эвтек­тика представляет тонкодисперсную смесь кристаллов обоих компонентов.

Если сплав имеет состав справа от эвтектики (заэвтектический), то при ох­лаждении процессы кристаллизации идут аналогично, с той только разницей, что первыми в расплаве появятся кристаллы компонента В, количество которых по мере падения температуры будет увеличиваться; последним будет затвердевать расплав эвтектического состава.

Наглядно процесс кристаллизации двухкомпонентного сплава представлен на рис. 3.14.

Специалистами разработан метод, с помощью которого можно при любой температуре определять не только качественный состав твердой и жидкой фаз, но и их количественное соотношение.

Подобного рода сплавы образуют пары: Sn-Zn; Pb-Sn; Al-Si.

В сплаве, представляющем механическую смесь компонентов, каждый из них при кристаллизации образует зерна со своим типом кристаллической решетки. Свойства такого сплава будут средними из свойств элементов, его образующих.

В сплавах - твердых растворах - один из компонентов, растворитель, обра­зует свою кристаллическую решетку, а атомы растворенных компонентов либо внедряются в межузельные пространства (образуются растворы внедрения), либо частично замещают в узлах решетки атомы основного компонента (растворы замещения). Твердые растворы являются фазами переменного состава, с широким диапазоном растворимости, от незначительной (порядка сотых- десятых долей процента) до неограниченной взаимной растворимости компонентов друг в друге.