Диаграмма состояния сплавов с неограниченной взаимной растворимостью компонентов

Если компоненты сплава образуют неограниченные твердые растворы, то на диаграмме состояния имеются только две линии: линия начала кристаллизации и линия окончания кристаллизации (рис. 55). Каждая из них является совокупностью критических точек для всех сплавов данной системы.

Линию начала кристаллизации 1-2-3 называют линией ликвúдус (от латинского слова liqua – жидкость). Выше этой линии все сплавы системы находятся в жидком состоянии.

Линию окончания кристаллизации 1-4-3 называют линией солúдус (от латинского слова solid –твердое тело). Ниже этой линии все сплавы системы находятся в твердом состоянии.

Все сплавы с такой диаграммой состояния кристаллизуются в интервале температур, в отличие от чистых компонентов A и B. Между линиями ликвидус и солидус все сплавы находятся в двухфазном состоянии: жидкость и кристаллы твердого раствора. После кристаллизации все сплавы системы являются однофазными и представляют собой твердый раствор компонента B в решетке компонента A (или, наоборот, твердый раствор компонента A в решетке компонента B). На диаграмме твердый раствор обозначают греческими буквами, например, a.

В твердом состоянии сплавы с такой диаграммой не имеют фазовых превращений и поэтому не могут подвергаться упрочняющей термообработке.

Механические и физические свойства сплавов, имеющих такую диаграмму состояния, сильно отличаются от свойств исходных компонентов. В частности твердость, прочность, электросопротивление сплавов выше, чем у чистых металлов, а пластичность и магнитная проницаемость – ниже.

По законам физической химии, первые образующиеся из жидкости кристаллики богаче тугоплавким компонентом B, чем те, что кристаллизуются последними. Так как первые кристаллы зарождаются у стенок литейной формы, а последние – в сердцевине отливки, то по сечению отливка может оказаться химически неоднородной. Поверхностные слои будут богаче тугоплавким компонентом B, а сердцевина – легкоплавким компонентом A. Такое явление называется ликвацией.

Ликвация может проявляться и в объеме одного кристалла: в центре он окажется обогащен тугоплавким компонентом, а у границ – легкоплавким. Это – микроликвация (внутрикристаллическая или дендритная ликвация).

Ликвация – явление нежелательное. Микроликвация проявляется при большой скорости охлаждения, а при медленном охлаждении успевает пройти диффузия, выравнивающая состав сплава в объеме зерна. Если микроликвация все же возникла, то для ее устранения применяют диффузионный отжиг: нагрев отливки до температур, близких к солидусу, в течение длительного времени. Но ликвация во всем объеме отливки отжигом не устраняется.

Примеры сплавов с полной взаимной растворимостью компонентов:
Cu – Ni, Ag – Au, Mo – W, Mo – V.

Лекция 8