Влияние металлов

Буталов Степан
Контрольная 1

Вариант 5

1. Что такое ограниченные и неограниченные твердые растворы. Каковы необходимые условия образования неограниченных растворов.

По степеням растворимости компоненты делятся на твердые растворы:

1) С неограниченной растворимостью компонентов;

2) С ограниченной растворимостью компонентов.

При неограниченной растворимости компонентов кристальная сетка компонента растворителя по мере повышения концентрации растворенного элемента плавно передается в кристальную сетку растворенного компонента.[pic 1]

Изображение 1 – Диаграмма состояний сплавов с безграничной растворимостью компонентов

В данных сплавах элементы в твердом пребывании неограниченно растворяются друг в друге; при этом образовывается взаимный твердый раствор. В этом случае очищенные элементы А и В никак не считаются самостоятельными фазами системы, – они представляют собою предельные частные случаи твердого раствора.

Однофазные области в диаграмме:

1)жидкость L – больше линии ликвидус CDE;

2)тв. раствор – ниже линии солидус CFE.

Кристаллизация сплавов данного вида начинается на линии СDE и завершается на линии CFE постепенным переходом жидкого раствора L в твердые кристаллы. Структуры абсолютно всех сплавов данного вида при комнатной температура аналогичны: однородные кристаллы твердого раствора , являющиеся единственной структурной составляющей в сплавах данного вида.

Для создания растворов с неограниченной растворимостью необходимо осуществление последующих условий:

– изоморфность кристальных решеток компонентов;

– близость атомных радиусов компонентов , которые никак не должны различаться более чем на 8...13 %;

– близость физико-химических качеств аналогичных по структуре валентных оболочек атомов.

Твердые растворы внедрения могут быть только лишь ограниченной концентрации, так как число пор в сетке ограничено, а атомы ключевого элемента сохраняются в узлах сетки.

Сплавы с узкой растворимостью компонентов

В данных сплавах в твердом состоянии элементы растворяются друг в друге с образованием твердых растворов (В в А) и (А в В), между которыми образовывается эвтектика эвт(+).

Однофазные сфере в диаграмме:

1) жидкость L – больше линии ликвидус DCE;

2) тв. раствор – область 0DFK0;

3) тв. раствор – область NGE-100-N.

[pic 2]

Изображение 2 – Диаграмма состояний сплавов с ограниченной растворимостью

Линии верхней части диаграммы – образование кристаллов твердых растворов.

Однако, в отличие от предыдущей диаграммы, предельное содержание компонента B ограничено: оно не может быть более М% В (в точке F). Аналогично, предельное содержание А в  не может быть более (100-N)% A (в точке G). То есть, в данном случае при растворении компонентов друг в друге образуются так называемые ограниченные твердые растворы  и .

В общем случае, при снижении температуры после достижения предела растворимости (т.е. ниже уровня FCG) предельное содержание растворенного компонента в твердом растворе может изменяться. Эта зависимость предела растворимости от температуры твердого раствора  показана линией FK, а для – линией GN. Видно, что с уменьшением температуры возможное содержание В в  уменьшается (от М% В до К% В при 0oС). Поэтому, при охлаждении сплавов, содержащих от К % В до М % В, ниже линии FK из них будет выделяться оказавшаяся избыточная часть компонента В в виде кристаллов вторичного II(доказывается правилом отрезков), и в области KFMK сплавы будут иметь фазовый состав +II.

В частном случае, показанном линией GN, предел растворимости А в  не зависит от температуры и кристаллы твердого раствора, образовавшиеся на линии GE, будут охлаждаться до комнатной температуры без каких-либо внутренних изменений.

В средней части диаграммы сплавы кристаллизуются с образованием эвтектики на линии FCG. Эвтектика содержит С/% В и кристаллизуется по реакции: Lэвт–>эвт(+). В доэвтектических сплавах этой области в конечной структуре сплава будут присутствовать кроме эвтектики кристаллы (+II), а в заэвтектических – кристаллы .