Определение фазового состава и структуры сплавов в условиях равновесия
Чистые металлы и однофазные сплавы (твердые растворы) имеют в литом состоянии характерную дендритную структуру (рис.61, б), а после пластической деформации и отжига, приводящего металл в равновесное состояние, структура состоит из сравнительно одинаковых по форме зерен (равноосных полиэдров) (рис. 61, а).
Применяя глубокое травление, в этих структурах можно выявить так называемые фигуры травления — геометрически правильные углубления или выступы, ограниченные определенными кристаллографическими плоскостями. Измеряя углы между гранями или определяя направления ребер на фигурах травления, можно установить ориентировку каждого кристаллита и, следовательно, ориентировку всей совокупности кристаллитов. Наконец, на однофазных сплавах можно выявить дислокации, представляющие собой особый вид линейных дефектов кристалла. Они выявляются по специальным фигурам травления — группировкам пятен травления. Эти пятна связаны с более сильной травимостью металла в области выхода скопления дислокаций на поверхность, а также со скоплением примесей на дислокациях. Для выявления пятен травления применяют различные реактивы, зависящие от природы металла и требующие особенно тщательной подготовки поверхности микрошлифа, исключающей механическое воздействие. По расположению пятен травления можно определить особенности тонкого строения кристалла — размеры блоков и степень их дезориентации. По числу пятен травления можно вычислить плотность дислокаций.
Многофазные, в том числе двухфазные, сплавы имеют более сложную структуру, состоящую из различного сочетания фаз, например в виде эвтектики, эвтектоида и др.
На рис. 43, б показана структура эвтектического чугуна. Если сравнить структуру эвтектоида железоуглеродистых сплавов (рис. 44, ж) со структурой эвтектики, то видно, что обе структуры имеют тонкое строение, однако эвтектоид является более дисперсным, так как образуется при распаде твердого раствора, когда процессы диффузии протекают более замедленно.
В многофазных сплавах, не соответствующих по химическому составу точно эвтектической концентрации, наряду с эвтектикой выделяется также избыточная фаза (рис. 43, а, в; 44, б-е, з).
Избыточная фаза, кристаллизующаяся из жидкости, имеет обычно форму крупных зерен или дендритов; это связано с особенностя-
ми роста избыточной фазы в процессе застывания сплава в интервале температур между ликвидусом и солидусом.
Избыточные фазы, выделяющиеся из твердого раствора, имеют разнообразную форму, например игольчатую, зернистую или весьма часто в виде оторочки (сетки) по границам зерен (рис. 1). Формы выделений и свойства избыточной фазы в значительной степени влияют на свойства всего сплава. Если, например, избыточная фаза является твердой и хрупкой, то выделение ее в виде сетки (рис. 1, б)значительно ухудшает пластичность и вязкость всего сплава; равномерное распределение избыточной фазы в виде мелких включений зернистой формы в основной фазе повышает прочность сплава, не вызывая резкого снижения пластичности (рис. 1, а).
Рис.1. Заэвтектоидная сталь, выделение избыточного (вторичного) цементита: а – в зернистой форме Х 600, б - в виде сетки по границам зерен Х 200, в – в виде игл
Х 600
На рис. 2 показана двухфазная структура, полученная в результате перитектической реакции. Округлые участки представляют собой фазу α, образованную в начале кристаллизации, а область вокруг этих участков — фазу β, полученную в результате перитектической реакции. Определение структуры перитектики представляет больше затруднений, чем определение других многофазных структур, поскольку в условиях охлаждения сплавов, применяемых на практике, перитектическая реакция, как проходящая на поверхности раздела фаз, обычно не протекает до конца.
Тройные и более сложные сплавы также имеют подобные формы структурных составляющих — однофазных твердых растворов и избыточных фаз. Несколько иную форму имеют сплавы, содержащие эвтектику. Например, при кристаллизации тройного сплава, не соответствующего точно эвтектическому составу, сначала выделяется избыточная фаза, затем двойная эвтектика и в последнюю очередь при окончании застывания — тройная эвтектика. Двойная эвтектика в сплаве из трех компонентов кристаллизуется в интервале повышенных температур, в то время как тройная эвтектика кристаллизуется при постоянной и более низкой температуре.
Рис.2. Структура перитектики в сплаве Sn – Sb; выделение второй фазы вокруг первичных кристаллов Х 500
Поэтому выделения двойной эвтектики более крупные и легче различаются при микроанализе, чем выделения тройной эвтектики. На рис. 3 показана микроструктура тройного сплава системы Рb—Bi—Sn, соответствующего по составу линии двойных эвтектик. Такой сплав не имеет избыточной фазы; на фотографии видны участки с более дифференцированной структурой (двойная эвтектика), расположенной в основной, менее различимой металлической массе, представляющей выделения тройной эвтектики.
Рис. 3. Структура сплава Pb-Bi-Sn с двойной и тройной эвтектикой Х 100
Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 2207;