Диаграммы состояния сплавов из двух компонентов

Количество сплавов с различной концентрацией так велико, что изучение всех изменений строения каждого из них при нагреве и охлаждении практически невозможно и нецелесообразно.

Для выявления зависимости состояния сплавов от их концентрации и температуры пользуются диаграммами состояния сплавов.

Диаграммы состояния позволяют правильно подойти к выбору сплава, судить о поведении сплава при технологической обработке и характеризуют его физические и ряд механических свойств. Существуют различные типы диаграмм состояния сплавов: двойные для двухкомпонентных, тройные для трехкомпонентных и т. д. Диаграмма состояния 1-го рода, соответствующая сплавам, компоненты которых в жидком виде неограниченно растворимы,а в твердом образуют механическую смесь. К таким сплавам относятся свинец — сурьма , алюминий — кремний, олово — цинк и др.


Возьмем сплавы следующей концентрации:

1-й: свинца 95%, сурьмы 5%;
2-й: свинца 90%, сурьмы 10%;
3-й: свинца 87%, сурьмы 13%;
4-й: свинца 60%, сурьмы 40%.

Кристаллизация 1-го сплава (5-процентного) происходит следующим образом. До 300° сплав остается жидким, при 300° происходит замедление падения температуры, на кривой образуется перегиб; при этом начинается кристаллизация свинца (так как его здесь большой избыток); температура продолжает понижаться; свинца кристаллизуется все больше; оставшаяся часть жидкого сплава беднеет свинцом и, следовательно, обогащается сурьмой. Когда концентрация сурьмы достигнет 13%, при температуре 246° произойдет окончательная кристаллизация сплава, причем одновременно кристаллизуются оставшиеся свинец и сурьма. При этом будет иметь место температурная остановка (на кривой — горизонтальная площадка). Значит этот сплав имеет две точки кристаллизации (начало и конец).

Следующий изучаемый сплав, состоящий из 90% свинца и 10% сурьмы, кристаллизуется аналогично первому, но начало кристаллизации этого сплава наступает при более низкой температуре (около 260°), а конец затвердевания — также при 246°, когда концентрация сурьмы в сплаве опять достигнет 13%. Значит, и этот сплав имеет две точки кристаллизации.

Третий сплав, содержащий 87% свинца и 13% сурьмы, до температуры 246° остается жидким, кристаллизация его целиком происходит при температуре 246°. При этом одновременно кристаллизуются свинец и сурьма, которые образуют механическую смесь кристаллов. Этот сплав кристаллизуется при одной температуре, самой низкой для данной системы. Он называется эвтектическим и представляет собой равномерную смесь кристаллов.