Диаграмма состояния для сплавов, образующих химические соединения.

Такая диаграмма получается (рис. 2.2д), когда сплавляемые компоненты образуют устойчивое химическое соединение А_nВ_m, не диссоциирующее при нагреве вплоть до температуры плавления и образующее промежуточную фазу постоянного состава. Химическое соединение считается устойчивым, если оно плавится без разложения.

При концентрации, соответствующей химическому соединению А_nВ_m, отмечается характерный перелом на кривой свойств. Это объясняется тем, что некоторые свойства химических соединений обычно резко отличаются от свойств образующих их компонентов. Обычно такие диаграммы состояния характерны для систем, образованных металлами и элементами, которые обладают и металлическими, и неметаллическими свойствами.

В ряде диаграмм состояния сплавов, образующих химические соединения (рис. 2.2е), могут возникать промежуточные фазы переменного состава (δ -фаза), имеющие сравнительно широкие области существования. Эти фазы представляют собой твердые растворы замещения или внедрения в кристаллической решетке химического соединения. Для этих фаз обычно характерны свои кристаллические решетки, отличные от кристаллических решеток компонентов.

Помимо устойчивых химических соединений, которые плавятся (кристаллизуются) при постоянной температуре, в диаграммах могут образовываться и неустойчивые химические соединения, распад которых происходит, не доходя до температуры плавления.

6. Диаграмма состояния для сплавов с полиморфным превращением одного из компонентов.

Полиморфизм (греч.) – многоформие, способность веществ иметь различную кристаллическую структуру в зависимости от внешних условий – температуры и давления.

 

а)	б)
в)	г)
д)	е)
ж)	з)

 

Рис. 2.2. Простейшие (типовые) диаграммы состояния сплавов

 

Таблица 2.1

Типы элементарной кристаллической решетки некоторых элементов

 

Металл (элемент)	Поли- морфная модифи- кация	Интервал температур устойчивого состояния, °С	Тип кристаллической решетки
Fe	α γ α(δ)	<911 911–1392 1392–1539	Кубическая объемно центрированная Кубическая гранецентрированная Кубическая объемно центрированная
Co	α β	<450 450–1480	Гексагональная плотноупакованная Кубическая гранецентрированная
Sn	α β	<18 18–232	Алмазная Тетрагональная объемноцентрированная
Mn	α β γ δ	<700 700–1079 1079–1243 1143–1244	Кубическая сложная многоатомная Кубическая сложная многоатомная Тетрагональная гранецентрированная Кубическая объемно центрированная
Ti	α β	<882 882–1660	Гексагональная плотноупакованная Кубическая объемно центрированная
Zr	α β	<867 867–1860	Гексагональная плотноупакованная Кубическая объемно центрированная
U	α β γ	<668 668–720 720–1132	Орторомбическая Тетрагональная Кубическая объемно центрированная
Ca	α β	<450 450–816	Гексагональная плотноупакованная Кубическая гранецентрированная
Si		<1414	Алмазная
P	<44	Кубическая
W	<3380	Кубическая объемно центрированная
Cu	<1083	Кубическая гранецентрированная
La	α β γ	<310 310–844 844–920	Кубическая обьемноцентрированнная Кубическая гранецентрированная Гексагональная плотноупакованная
Mg		<650	Гексагональная плотноупакованная
Pb	<327	Кубическая гранецентрированная
Al	<657	Кубическая гранецентрированная

 

При полиморфическом превращении изменяется не только форма элементарной ячейки, но и характер и свойства кристаллов.

Полиморфизмом обладают многие металлы (Fe, Ti, Mn и др.), неметаллы (С, S и др.) и промежуточные фазы (TiCr₂, BaPb и др.). Разные полиморфные модификации обозначаются буквами греческого алфавита – α, β, γ и т. д. На диаграмме состояния каждая полиморфная модификация имеет свою область существования и образующиеся твердые растворы на их основе отделены друг от друга двухфазными областями.

В табл. 2.1 приведены типы элементарной кристаллической решетки и температурные инервалы их существования для некоторых металлов и неметаллов.

Простейшая диаграмма состояния системы с рядом γ -твёрдых растворов между высокотемпературной модификацией компонента А и компонентом В показана на рис. 2.2ж. Линии CE и CD – линии начала и конца полиморфного превращения γ → α. В сплавах участка Е – D подобное превращение до конца не доходит и при комнатной температуре они сохраняют двухфазную структуру (γ+α). Сплавы, лежащие правее точки D, полиморфного превращения не испытывают и при всех температурах ниже солидуса имеют структуру γ -раствора.