Анализ диаграммы состояния системы свинец — сурьма
Сплав Рb — Sb относится к сплавам механическим смесям. Это сплавы, компоненты которых полностью растворимы в жидком состоянии и практически нерастворимы в твердом, т. е. рядом с зернами одного компонента находятся зерна другого.
Рис. 4. Диаграмма состояния системы свинец—сурьма
Линия СЕD — ликвидус, выше этой линии находится область жидкого однофазного состояния. Линия FЕG – солидус, ниже которой сплав находится в твердом двухфазном состоянии—смесь кристаллов свинца и сурьмы.
При охлаждении сплавов различной концентрации по линии СЕ из жидкого расплава выделяются кристаллы свинца. По линии ЕD жидкого расплава выделяются кристаллы сурьмы.
На линии FЕG происходит образование эвтектики, т.е. из жидкой фазы состава точки Е(13%Sb)| одновременно при постоянной температуре выделяются дисперсные кристаллы свинца и сурьмы, поэтому линия FЕG называется линией эвтектического превращения. На ней в равновесии находятся три фазы: жидкая, кристаллы свинца и сурьмы. Точка Е называется эвтектической, сплав
состава точки Е—эвтектическим (Э). Сплавы с содержанием сурьмы менее 13% называется доэвтектическими (Э+Pb), более 13% заэвектическими (Э+Pb).
Для выявления закономерности образования структуры рассмотрим процесс кристаллизации заэвтектического сплава 1 (рис. 4). При охлаждении его до температуры точки 1 сплав находится
в жидком состоянии. При температуре t1 начинается кристаллизация сурьмы, этот процесс продолжается до температуры t2, соответствующей линии эвтектического превращения. При охлаждении сплава в интервале t1-t2 происходит его качественное изменение: в результате выпадения кристаллов сурьмы жидкая фаза обедняется сурьмой (до 13%) и обогащается свинцом. Согласно правилу состав жидкой фазы меняется в соответствии с линией ликвидус от точки 1 при температуре t1 до точки Е при температуре t2. .На линии FЕG кристаллизация сурьмы заканчивается, и затем из оставшейся жидкости состава точки Е происходит образование эвтектики Э.
Описанный процесс кристаллизации можно записать в следующем виде:
;
После кристаллизации сплав I будет состоять из двух структурных составляющих: крупных кристаллов сурьмы и эвтектики, представляющей мелкозернистую смесь кристаллов сурьмы и свинца. Структурной составляющей называют обособленную часть структуры, имеющую при данном увеличении микроскопа однообразное строение.
В доэвтектических сплавах в интервале температур от линии: ликвидус до линии солидус из жидкой фазы выпадают кристаллы свинца и жидкость, обогащается сурьмой (до 13%) и обедняется свинцом. Доэвтектические сплавы после затвердевания состоят также из двух структурных составляющих: крупных кристаллов свинца и эвтектики.
Сплав эвтектического состава кристаллизуется при постоянной
температуре, без предварительного образования кристаллов сурьмы и свинца. После затвердевания он состоит из одной структурной составляющей—эвтектики.
Имея диаграмму состояния системы, можно, пользуясь правилом фаз, построить кривую охлаждения сплава любой заданной концентрации. На рис. 4 дан пример построении кривой охлаждения для сплава I.