Предельной растворимости

Атомы наносимого элемента после хемосорбции или химической реакции растворяются и диффундируют в глубь основного металла. Различают два вида диффузии: атомную, при которой не образуются новые фазы, а максимальная концентрация внедряемого элемента ограничена его предельной растворимостью в твердом растворе при данной температуре и плавно понижается по мере удаления от поверхности в глубь металла (рис. 78, а), например Сг в Fe, и реактивную, при которой в поверхностном слое возникает одна или несколько новых фаз, отличных от твердого раствора, через которые и идет диффузия, а распределение концентрации внедряемого элемента характеризуется наличием скачков концентраций на границах фаз (рис. 78, б), например А1 или Si в Fe.

Феррит (Ф) — твердый раствор углерода и других примесей в а-железе. Различают низкотемпературный ос-феррит с растворимостью углерода до 0,02 % и высокотемпературный б феррит с предельной растворимостью углерода 0,1 %. Атом углерода располагается в решетке феррита в центре грани куба, где помещается сфера радиусом 0,29 атомного радиуса железа, а также в вакансиях, на дислокациях и т. д. Под микроскопом феррит выявляется в виде однородных полиэдрических зерен (рис. 74, а).

Сплавы, содержащие до 2,14 % С, называют сталью, а более 2,14 % С, чугуном. Принятое разграничение между сталью и чугуном совпадает с предельной растворимостью углерода в аустените. Стали после затвердевания не содержат хрупкой структурной составляющей — ледебурита и при высоком нагреве имеют только аустенитную структуру, обладающую высокой пластичностью. Поэтому стали легко деформируются при нормальных и повышенных температурах, т. е. являются в отличие от чугуна ковкими сплавами.

Рис. 13.6. Изменение свободной энергии при выделении промежуточных фаз в системе твердых растворов с изменяющейся предельной растворимостью примеси (а) и диаграмма состояния сплавов (б)----------Fe

может проявиться при меньшем содержании примеси по сравнению с ее предельной растворимостью. Необходимо также учитывать совместное влияние примесей. Вредное действие основной примеси мржет 'быть ослаблено (или усилено) другими примесями при: а) образовании тугоплавких соединений (или легкоплавких эвтектик); б) повышении (или понижении) растворимости ее в твердой меди; 3) понижении (или повышении) ее горофильности. '

В некоторых растворах максимальная концентрация железа определяется предельной растворимостью образующихся соединений железа, например в лимонной и винной кислотах. Для таких растворов, как соляная кислота и концентрат НМК, стабилизация содержания железа в растворе определяется условиями полной очистки поверхности от отложений. Растворы адипиновой, фталевой кислот и смесей дикарбоновых кислот содержат к концу промывки остаточную кислотность, которая не срабатывается полностью из-за повышения значения рН раствора и уменьшения скорости растворения оксидов железа.

предельной растворимостью углерода 0,1 %. Атом углерода располагается в решетке феррита в центре грани куба, где помещается сфера радиусом 0,29 атомного радиуса железа, а также в вакансиях, на дислокациях и т. д. Под микроскопом феррит выявляется в виде однородных полиэдрических зерен (см. рис. 82, б).

Сплавы, содержащие до 2,14 % С, называют сталью, я более 2,14 % С, —чугуном. Принятое разграничение между сталью и чугуном совпадает с предельной растворимостью углерода в ау-стените. Стали после затвердевания не содержат хрупкой структурной составляющей — ледебурита — и при высоком нагреве имеют только аустенитную структуру, обладающую высокой пластичностью. Поэтому стали легко деформируются при нормальных и

Феррит — твердый раствор внедрения углерода в а-железе. Различают низкотемпературный ос-феррит с растворимостью углерода до 0,02 % и высокотемпературный 8-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1%.

Относительное количество расплавившегося паяемого металла при химической эрозии определяется объемом жидкого, припоя Уж, находящегося в контакте с ним, и плотностью припоя, а также площадью его контакта с паяемым материалом и предельной растворимостью Сж паяемого металла в жидком припое при температуре пайкн: С=ржУжС»/5.

Феррит (Ф) — твердый раствор углерода и других примесей в а-железе. Различают низкотемпературный ос-феррит с растворимостью углерода до 0,02 % и высокотемпературный б-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1 %. Атом углерода располагается в решетке феррита в центре грани куба, где помещается сфера радиусом 0,29 атомного радиуса железа, а также в вакансиях, на дислокациях и т. д. Под микроскопом феррит выявляется в виде однородных полиэдрических зерен (рис. 74, а).

ной жидкости. Эти кристаллы не претерпевают изменений до точки 3, лежащей на линии предельной растворимости. Ниже этой точки твердый раствор ц является пересыщенным и выделяет избыточные кристаллы. Такими кристаллами являются кристаллы р-твердого раствора,-что определяют, применяя правило рычага для сплава, лежащего изнутри двухфазной области « + 3 (т. е. для сплава ниже линии DF).

так как точки D и Р показывают предельную концентрацию твердых растворов р и а (для простоты линии предельной растворимости даны вертикальными). Количественное соотношение фаз при перитектиче-ской реакции, необходимое для образования a-фазы, определяется по правилу отрезков соотношением Количество (5 С Р

На диаграмме состояния железо—цементит (рис. 1.7) линия ACD — линия ликвидуса, выше нее сплав находится в жидком состоянии; линия AECF — линия солидуса, ниже нее сплав находится в твердом состоянии. При температурах, соответствующих линии AECF заканчивается первичная кристаллизация. В точке С при концентрации углерода 4,3 % образуется эвтектика, которая носит название ледебурит. Линия PS/C — эвтектоидная линия, на которой заканчивается процесс вторичной кристаллизации. Линия PS— линия нижних критических точек А1, Линия GSE — начало процесса вторичной кристаллизации твердого раствора. Линия GS — линия верхних критических точек Ая; она показывает температуру выделения феррита из аустенита. Линия SE — линия верхних критических точек Ат\ она показывает температуру начала выделения вторичного цементита и является линией предельной растворимости углерода в аустените. Сплавы, содержащие до 2,14 % С, условно называют сталями, более 2,14 % С — чугунами. Сталь, содержащая 0,8 % С, называется эвтектоидной сталью; сталь, содержащая менее 0,8 % С — доэвтектоидной. Сталь, содержащая более 0,8 96 С — заэвтектоидной.

Увеличение скорости охлаждения, кроме развития внутрикристаллитной ликвации в кристаллах а- и fS-твердых растворов, может вызвать значительные изменения в структуре и фазовом составе затвердевших сплавов. Так, при неравновесной кристаллизации эвтектика может образовываться в сплавах, состав которых находится левее точки а, т. е. меньше предельной растворимости компонента В в А, или правее точки е, т. е. предельной растворимости компонента А в В при (э.

При ускоренном охлаждении жидкая фаза сохраняется до эвтектической температуры (линия лЛ[/га не пересекает ординату сплава / выше 1ч). При эвтектической температуре количество оставшейся жидкости будет (/г2г;'л2с) 100 %. Эта часть жидкой фазы претерпевает эвтектическое превращение при температуре (э. Следовательно, при неравновесной кристаллизации сплав / будет после затвердевания состоять из первичных кристаллов «-твердого раствора и эвтектики (а -\- f>), т. е. иметь структуру, отличную от получаемой в условиях равновесия, т. е. кристаллов «-твердого раствора. С увеличением скорости охлаждения точка предельной растворимости d как бы сдвигается влево, что имеет большое практическое значение.

комнатной температуре. Таким образом, линия df характеризует изменение растворимости компонента В в компоненте А с изменением температуры; ее называют линией предельной растворимости.

Линия предельной растворимости углерода в аустепите SE при охлаждении соответствует температурам начала выделения из аустенита вторичного цементита, а при нагреве — концу растворения вторичного цементита в аустените. Принято критические точки, соответствующие линии SE, обозначать Аст. Линия QP — при охлаждении отвечает температурам окончания превращения аустенита в феррит, а при нагреве — началу превращения феррита в аустенит.

Рассмотрим превращения феррито-цементитной смеси (перлита) в аустенпт на примере эвтектоидной (0,8 % С) стали. При нагреве до температуры /It, происходит растворение в феррите некоторого количества цементита в соответствии с линией предельной растворимости PQ (рис. 94, а). При повышении температуры выше Лс, (например, до /j) концентрация углерода в отдельных участках феррита возрастает (точка г на рис. 94, а). Такие участки феррита неустойчивы и претерпевают превращение в аустенпт, стабильный при данной температуре. Как видно нз рис. 94, а, аустенит при температурах несколько выше Лг, (727 "С) содержит ~0,8 % С. Образование заро

Высокие литейные свойства имеют сплавы, содержащие в структуре эвтектику. Эвтектика образуется в сплавах, в которых содержание легирующих элементов больше предельной растворимости в алюминии. Поэтому содержание легирующих элементов в литейных сплавах выше, чем в деформируемых. Чаще применяют сплавы А1—Si, Л1—Си, А!—Mg, которые дополнительно легируют небольшим количеством моди и магния (А1—Si), кремния (Al—Mg), марганца, никеля, хрома (А1 — Си). Для измельчения зерна, а следовательно, улучшения механических свойств в сплавы вводят модифицирующие добавки (Ti, Zr, В, V и др.). Механические свойства некоторых литейных сплавов алюминия приведены в табл. 23.

на линии предельной растворимости, твердый раствор а становится пересыщенным и выделяет избыточные кристаллы твердого раствора р.

Все сплавы с содержанием 0,025—0,8% С кристаллизуются подобно сплаву VI. Кристаллизация с образованием аустенита происходит в интервале 8—9. При охлаждении однородного аустенита до температуры точки 10 выделяется феррит, состав которого изменяется на участке 10'—Р (линии PG) предельной растворимости С в феррите. Состав аустенита изменяется на участке 10—S (линии GS). При 727° С сплав VI состоит из избыточного феррита (0,025% С) и эвтектоидного аустенита (0,8% С); происходит перлитное превращение. Структура сплава VI после окончания превращений состоит из феррита (светлые зерна) и перлита (темные зерна).