Диаграммы состояния двойных и тройных сплавов.

Известно, что на практике для различных целей в большинстве случаев используют сплавы, а не чистые металлы. Сплав – это вещество, полученное сплавлением двух и более элементов (веществ). Химические элементы, образующие сплав, являются его компонентами. Компонентами сплава могут быть как металлические, так и неметаллические элементы. По числу компонентов сплавы делятся на двойные, тройные, четверные и многокомпонентные. Сплавы обладают более разнообразным комплексом свойств, которые изменяются в зависимости от состава и метода обработки. Строение металлического сплава более сложное, чем чистого металла, и зависит главным образом от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, составляющие сплав.

В отношении взаимной растворимости компонентов сплава возможны два предельных случая:

1) компоненты сплава неограниченно растворяются друг в друге как в жидком, так и в твердом состоянии;

2) компоненты сплава растворяются друг в друге в жидком состоянии и не растворяются друг в друге в твердом.

Сведения о фазовом составе, структуре сплавов могут быть получены при анализе диаграмм состояния. Диаграмма состояния, или диаграмма фазового равновесия – это графическое изображение фазового состава любого сплава изучаемой системы в зависимости от температуры и концентрации. Диаграммы состояния показывают, какие при данных условиях существуют равновесные фазы, и не охватывают метастабильные (нестабильные) промежуточные состояния. Таким образом, диаграммы состояния показывают графически, как с изменением химического состава и температуры изменяется структура, количество и состав фаз, находящихся в равновесии. Система – это совокупность фаз, находящихся в состоянии равновесия. Фаза – это однородная (гомогенная) составная часть системы, имеющая одинаковый состав, кристаллическое строение и свойства, одно и то же агрегатное состояние и отделенная от других частей поверхностями. Структура – это форма, размер и характер взаимного расположения соответствующих фаз в металлах и сплавах. Любая точка диаграммы состояния сплавов (фигуративная точка) показывает химический состав сплава, фазовый состав сплава, температуру сплава, структуру сплава.

По диаграмме состояния можно представить полную картину образования сплава, его переход из жидкого в твердое состояние, определить температуры фазовых превращений, оптимальную температуру заливки, оценить жидкотеку

честь и склонность сплава к ликвации, возможность его упрочнения. Важное практическое значение диаграммы состояния имеют для термической обработки сплавов. По ним можно определить, какую тепловую обработку может воспринимать данный сплав и какие температурные режимы будут для него наиболее рациональными, т. е. выявить оптимальные технологии и режимы обработки.

Следует учитывать, что диаграммы состояния не дают полных сведений о всех деталях структуры сплавов. Например, в зависимости от реальных условий кристаллизации сплав данного состава с одними и теми же структурными составляющими может иметь различный размер зерна и, соответственно, различные свойства. Однако при длительной выдержке в процессе эксплуатации или при последующей термической обработке (например, старении) неравновесные сплавы стремятся к равновесному, устойчивому состоянию. В этих условиях диаграммы состояния позволяют предвидеть направления, в которых должны изменяться структура и свойства сплавов.

Диаграмму состояния строят по кривым охлаждения, полученным для серии сплавов системы, т. е. точкам, соответствующим температурам перегиба и остановки (фазовым превращениям). Эти точки называют критическими точками Линии диаграмм состояния – это линии фазовых превращений, разделяющие области существования различных фаз.

В зависимости от вида взаимодействия компонентов, т. е. от того, какую фазу они образуют при кристаллизации (механическая смесь, твердый раствор, химическое соединение, ограниченный твердый раствор), диаграммы состояния делят на 4 основных типа (рода).

Рассмотренные здесь представления и закономерности необходимы для изучения структуры и свойств конкретных сплавов, используемых в декоративно-художественной промышленности.