Диаграмма состояния для сплавов, образующих устойчивое химическое соединение.

Химическое соединение обладает определенным составом. Следовательно, если металлы А и В образуют химическое соединение АтВп, то этому соединению будет соответствовать определенная ордината на диаграмме состояния. Обычно химиче ское соединение имеет свою кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток металлов Л и В. Свойства химического соединения всегда резко отличаются от свойств металлов, из которых оно образовалось. Химическое соединение обладает высокой твердостью, малой пластичностью, большим электрическим сопротивлением и относительно низкой теплопроводностью. Рассмотрим диаграмму состояния сплавов магния с оловом —двух металлов, образующих химическое соединение Mg2Sn. Этому соединению соответствует ордината CMN. Оно плавится при температуре 778° С. Олово образует растворы ограниченной растворимости в магнии, а магний в олове практически не растворяется. Как магний, так и олово практически не растворяются в Mg2Sn. Линия AEXCE2B — ликвидус. Кристаллизация сплавов, расположенных левее точки Еъ начинается с выпадения твердого раствора олова в магнии. Растворимость олова в магнии в зависимости от температуры характеризуется линией ALQ Горизонтальная прямая ЬЕУМ — эвтектическая линия, соответствующая эвтектике твердого раствора олова в магнии и химического соединения Mg2Sn. Ниже линии LEX структура сплавов состоит из кристаллов твердого раствора олова в магнии и эвтектики. В кристаллах твердого раствора вследствие уменьшения растворимости олова при снижении температуры наблюдаются включения олова. Кристаллизация сплавов, расположенных правее точки до точки Е2, начинается с выпадения кристаллов химического соединения Mg2Sn. Горизонтальная линия NP — также эвтектическая линия, но при пересечении этой линии в процессе охлаждения сплавов будет образовываться эвтектика уже из кристаллов химического соединения Mg2Sn и олова. Кристаллизация сплавов, расположенных правее точки Е2, начинается с образования кристаллов олова. Как видно из рис. 37, диаграмму состояния сплавов при образовании одного устойчивого химического соединения можно рассматривать как две простые диаграммы: диаграмму состояния сплавов магния и химического соединения Mg2Sn и диаграмму состояния сплавов того же соединения и олова. Диаграмма состояния сплавов в случае образования одного химического соединения распадается на две, в каждой из которых химическое соединение играет роль самостоятельного компонента.

Диаграммы состояния для сплавов с неустойчивым химическим соединением.

Химическое соединение характеризуется определенным соотношением компонентов, а это отражается на диаграмме вертикальной линией, проходящей на оси абсцисс через точку, отвечающую соотношению компонентов в химическом соединении. Если компоненты А а В образуют химическое соединение АпВm, то, следовательно, на n+ т его атомов приходится п атомов Aиm атомов В. Определенному атомному соотношению соответствует и определенное соотношение по массе.

Химическое соединение устойчиво, если его можно нагреть без разложения до расплавления, и неустойчиво, если при нагреве оно разлагается. В зависимости от этого могут быть два вида диаграмм. Кроме того, возможно образование нескольких химических соединений между двумя компонентами, а также растворимость на базе химического соединения — эти обстоятельства также находят отражение в диаграмме состояния.

Диаграмма с неустойчивым химическим соединением

В отличие от диаграммы с устойчивым химическим соединением на рис. 104 приведена диаграмма состояний, где два компонента образуют неустойчивое химическое соединение, которое при нагреве до определенной температуры (t1)разлагается на жидкость и один из компонентов, т. е. не расплавляется полностью.

На линии DCF находятся в равновесии три фазы: жидкость концентрации D, кристаллы компонента В и кристаллы химического соединения АпВm.

При нагреве неустойчивое химическое соединение АпВm распадается на жидкость концентрации Dи кристаллы В.При охлаждении, следовательно, произойдет обратная реакция:

LD + B→AnBm.

Реакция эта подобна перитектической; жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами, но образует не новый твердый раствор, как в случае перитектической реакции, а химическое соединение.

Процесс кристаллизации сплава I в равновесных условиях будет протекать следующим образом. В точке 1 начинается кристаллизация, выпадают кристаллы В, и концентрация жидкости изменяется по кривой 1— D.В точке 2 при постоянной температуре образуется неустойчивое химическое соединение по уравнению, приведенному выше. По окончании реакции в избытке остается жидкость, которая кристаллизуется с выделением соединения АпВm до тех пор, пока концентрация жидкости не достигнет точки Е. Тогда оставшаяся жидкость кристаллизуется в эвтектику, состоящую из кристаллов А и химического соединения. Следовательно, на кривой будем иметь две площадки: верхнюю, соответствующую образованию неустойчивого химического соединения, и нижнюю, соответствующую образованию эвтектики А + АпВm.