Зависимость свойств сплава от вида диаграммы состояния

Впервые на зависимости между видом диаграммы и свойствами сплавов в равновесном состоянии указал российский ученый Н.С. Курнаков, и поэтому они называются правилами Курнакова. Оказывается, если известны свойства чистых компонентов и вид диаграммы состояния для этой системы сплавов, то можно предсказать свойства любого сплава данной системы.

На рис.16 показаны рассмотренные типы диаграмм состояния сплавов и со (закономерности Курнакова) ответствующее им изменение свойств (твердости по Бринеллю HB и относительного удлинения δ) при комнатной температуре. Другие свойства подчиняются таким же закономерностям.

У неограниченных твердых растворов свойства изменяются по криволинейной зависимости (рис.16, а). Они могут иметь, например, более высокие значения прочностных характеристик, чем у чистых компонентов. Особенно сильно проявляется в твердых растворах криволинейная зависимость изменения электросопротивления, что используется при построении диаграмм состояния.

Если сплав представляет собой механическую смесь компонентов, то свойства сплавов изменяются линейно, пропорционально концентрации (рис.16, б). Другими словами – значение любого из свойств сплавов будет изменяться только в пределах свойств чистых и может быть определено как среднеарифметическое значение свойств компонентов.

В системе сплавов с ограниченными твердыми растворами свойства в области твердого раствора изменяются по криволинейной зависимости, а в областях, где присутствует эвтектика, – по линейной зависимости (рис.16, в).

а б в г

Рис.16. Изменения свойств сплавов в зависимости от концентрации компонентов

 

Если при кристаллизации сплавов образуется химическое соединение, то свойства сплавов при концентрации компонентов, соответствующей образованию этого химического соединения, достигают максимума (или минимума) на кривой изменения свойств с соответствующим изломом кривой. Точка перелома называется сингулярной точкой (рис.16,г).

Эти закономерности указывают на то, что у твердых растворов такие свойства, как твердость, удельное электрическое сопротивление, коэрцитивная сила и другие, всегда превосходят свойства исходных компонентов. Эти закономерности являются основой при разработке составов сплавов с заданными свойствами. Однако следует помнить, что эти закономерности относятся к сплавам в равновесном состоянии.

Технологические свойства сплавов, такие как деформируемость, обрабатываемость резанием, свариваемость или литейные свойства также зависят от типа диаграммы состояния. Так деформируются лучше сплавы на основе твердых растворов, а литейные свойства лучше у сплавов близких к эвтектическому составу (рис.17).

Рис.17 Изменение технологических свойств

 

Список рекомендуемой литературы

1. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд. перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986

2.Диаграммы состояния двойных и тройных систем. Захаров А.М.: Учебное пособие для вузов. 3-е изд. –М.: Металлургия, 1990

3. Мельников, А. А. Физика твердого тела. Конспект лекций. [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / А. А. Мельников; Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). - Электрон. текстовые и граф. дан. (1,7 Мбайт). - Самара, 2012. - 1 эл. опт. диск (CD-ROM).