Построение диаграмм состояния

Сущность термического метода построения диаграммы состояния сводится к определению критических температур при нагревании или охлаждении металлов и сплавов. Критическими называются температуры, при которых происходят фазовые превращения в сплаве (начало и конец кристаллизации, полиморфные превращения и другие).

В процессе охлаждения сплава (рис. 1) вначале скорость охлаждения велика, затем она уменьшается, т.к. происходит кристаллизация одной из фаз, при которой выделяется некоторое количество тепла. При кристаллизации эвтектики происходит остановка охлаж­дения (площадка на кривой охлаждения), так как выделяемое тепло, в связи с кристаллизацией двух и более фаз одновременно, полнос­тью компенсирует теплоотвод.

При охлаждении сплавов с различным содержанием компонентов получают ряд кривых, изображающих ход процесса охлаждения сплава.

Для двухкомпонентных систем при построении диаграмм по оси ординат откладывается температура, по оси абсцисс – концентрация элементов в сплаве (рис. 2).

Рис.1. График процесса кристаллизации сплавов	Рис. 2. Координатные оси при построении диаграммы состояния сплавов олово-цинк

Общее содержание компонентов в сплаве 100 %, и поэтому каж­дой точке на диаграмме соответствует определенное содержание ком­понентов.

Критические температуры начала и конца кристаллизации, полу­ченные при охлаждении сплавов, переносятся на координатные оси «температура–концентрация». Затем плавными линиями соединяются точки начала и конца кристаллизации сплавов. При наличии эвтекти­ки в сплаве точки конца кристаллизации сплавов располагаются на одной прямой при температуре кристаллизации эвтектики (рис.4).

Сплавы на, диаграмме состояния, располагающиеся до точки эв­тектики (слева направо), называются доэвтектическими, соответствующие точке эвтектики – эвтектическими, располагающиеся за точ­кой эвтектики – заэвтектическими. Структура этих сплавов на приме­ре системы Zn-Snпоказана на рис.3.

Рис. 3. Схематическое изображение структуры системы олово-цинк:

а) доэвтектический сплав, олово+эвтектика (Sn+Zn);

б) эвтектический сплав, эвтектика (Sn+Zn);

в) заэвтектический сплав цинк+эвтектика (Sn+Zn)

Рис. 4. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой неограниченно

растворимы в жидком состоянии, нерастворимы в твердом

и при кристаллизации образуют смесь (эвтектику)