Введение в физику кристализации металлов - Вайнгард У.
Скачать (прямая ссылка):
Используя подобные приведенным выше рассуждения, можно объяснить наблюдаемое изменение состава, если условия роста близки к тем, которые требуются для перехода от ячеистой к дендритной структуре или от столбчатых дендритов к равноосным. Так, в частности, структура может изменяться от столбчатой к равноосной по сечению отливки. К сожалению, существует еще мало данных о связи слоистой ликвации с изменениями структуры.
Как указывалось в гл. 1, ликвация является весьма нежелательным явлением, неблагоприятно влияющим на механические и физические свойства металлов. 104
Г лава 10
Важный вывод, который может быть сделан из проведенного выше рассмотрения ликвационных явлений, заключается в том, что, меняя условия кристаллизации, можно свести ликвацию к минимуму.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Pfann W. G., Zone Melting, New York —London, 1958. (Имеется
перевод: В. П ф а н н, Зонная плавка, M., 1960.) Winegard W. С., Met. Rev., 6 (21), 57 (1961).
Основы кристаллизации металлов. Hanson D., Pell-Walpole W. Т., Chill-Cast Tin Bronze, London, 1951.
'Голиков И. Н. Дендритная ликвация в стали, M., 1958.
*К и р г и н ц е в A. H., Математическая теория процесса зонной
плавки, Изд-во Сибирского филиала АН СССР, 1960. *И в а н ц о в Г. П., ДАН СССР, 81, 179 (1951). Глава 10
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ЭВТЕКТИЧЕСКИХ СПЛАВОВ
До сих пор рассматривались процессы роста кристаллов в чистых металлах и однофазных сплавах, образующих твердый раствор. В этой главе будет показано, что идеи, использованные при анализе процессов
Фиг. 48. Диаграмма состояния системы свинец — олово.
роста кристаллов и образования различных структур в однофазных сплавах, могут быть успешно применены к более сложным сплавам в эвтектических системах.
Представленная на фиг. 48 диаграмма состояния сплавов свинец—олово принадлежит к диаграммам эвтектического типа. Сплав эвтектического состава содержит 62% Sn и 38% Pb и при эвтектической температуре состоит из смеси кристаллов двух фаз: твердого раствора на основе свинца, содержащего 20% олова, и твердого раствора на основе олова с 2% свинца. Эвтектические сплавы всегда являются смесью двух твердых 106
Г лава 10
фаз, а распределение и форма (морфология) твердых фаз в зернах эвтектики может- весьма существенно различаться в разных бинарных системах. Прежде чем рассматривать особенности образования различных эвтектических структур в конкретных системах, необходимо классифицировать образующиеся структуры и попытаться объяснить их образование с точки зрения теории кристаллизации.
Со времени первых исследований терминология, используемая при описании структур эвтектических сплавов, осталась почти без изменения; в зависимости от вида и распределения двух твердых фаз, образующих эвтектику, различаются структуры: пластинчатая, глобулярная, стержневая и игольчатая (аномальная). Примером эвтектики пластинчатого типа может служить микроструктура в сплаве свинец—олово, приведенная на фото 14 [21]; схематически эта структура изображена на фиг. 49. Темные пластины представляют собой фазу на основе свинца, а светлые — на основе олова.
Как показывает само название, эвтектика стержневого типа состоит из совокупности стержней одной фазы, внедренных в матрицу непрерывной второй фазы так, как это показано на фото 15, где приведена микроструктура сплава кадмий—олово [22]. Эта структура схематически изображена на фиг. 50; темные стержни представляют собой фазу на основе кадмия, а светлая непрерывная матрица — фазу на основе олова.
Эти два типа эвтектических структур часто путают с глобулярной структурой, так как форма наблюдаемых частиц зависит от угла между секущей плоскостью шлифа и направлением расположения структурнЫх составляющих. ' -
Эвтектики глобулярного типа не особенно распространены, но все же встречаются в некоторых важных сплавах, используемых в промышленности. Например, фаза Cu2O в системе Cu—Cu2O выделяется в виде частиц сферической формы, микроструктура этого сплава представлена на фото 16 [23]. Схематическое изображение этой структуры приведено на фиг. 51.
Термин «игольчатые» используется для такого типа эвтектик, где вторая фаза имеет нерегулярную форму, Фиг. 49. Схематическое изображение роста пластинчатой эвтектики.
Фиг. 50. Схематическое изображение роста стержневой эвтектики.
Фиг. 51. Схематическое изображение роста глобулярной эвтектики. 108
Г лава 10
часто напоминающую иглы, и беспорядочно ориентирована по отношению к непрерывной матрице. Хорошим примером эвтектики такого типа является структура в сплаве алюминий — кремний, приведенная на фото 17 [24]. Кремний выделяется в форме игл, окруженных твердым раствором на основе алюминия. Так как кристаллы кремния расположены беспорядочным образом, то вид микроструктуры на шлифе не зависит от положения плоскости микрошлифа. Схематически это изображено на фиг. 52.
Фиг. 52. Схематическое изображение роста эвтектики игольчатого типа.
Как будет показано ниже, образующаяся структура эвтектики зависит от условий кристаллизации и количества присутствующих примесей точно так же, как и структура сплавов типа твердого раствора. С этой точки зрения классификация эвтектик в зависимости от формы и распределения фазы представляется нецелесообразной. С другой стороны, такая классификация может весьма полно охарактеризовать систему, так как микроструктура определяет механические свойства эвтектики.
