Критические точки сплавов

Критическая точка – температура, при которой в сплаве происходят фазовые превращения. Критические точки определяют по кривым охлаждения сплавов.

В зависимости от характера превращения критические точки имеют собственные имена: ликвидус, солидус, сольвус (табл. 6.1) и др.

Таблица 6.1

Виды критических точек сплавов

Название точки (обозначение)	Фазовое превращение при охлаждении (нагревании)	Примечания
Ликвидус	L↔ ТВ Начало выпадения твердой фазы в жидком расплаве (конец расплавления твердой фазы)	Для чистых компонентов и эвтектических сплавов точки ликвидус и солидус совпадают
Солидус	L↔ ТВ Конец выпадения твердой фазы в жидком расплаве (начало расплавления твердой фазы)
Сольвус (точка вторичной кристаллизации)	ТВ↔ ТВ + ТВII Выпадение вторичной фазы в результате снижении растворимости компонентов сплава в твердом состоянии	Вторичная фаза представляет собой химическое соединение АnBm
Точка Кюри (точка магнитного превращения)	Приобретение ферромагнитных свойств твердым веществом	Не связано с перекристаллизацией. Ni – 360 °C Fe – 768 °C Co – 1150 °C
Точка полиморфного превращения (точка перекристаллизации)	ТВa ↔ ТВβ Переход высокотемпературной аллотропической формы в низкотемпературную (переход низкотемпературной аллотропической формы в высокотемпературную)	Для сплавов перекристаллизация проходит в интервале температур

Каждая точка диаграммы состояния характеризует строго определенный состав сплава при соответствующей температуре. Точка А (1539°С) отвечает температуре плавления железа, точка D (≈ 1250°С) – температуре плавления цементита, точки N (1392^оС) и G (910°С) соответствуют полиморфному превращению Feα ↔ Feγ.

Концентрация углерода (по массе) для характерных точек диаграммы состояния следующая: В – 0, 51% С в жидкой фазе, находящейся в равновесии с δ –ферритом (Fe_δ (C)) и аустенитом (Feγ (C)), при перитектической реакции и при 1499^оС; Н – 0, 1% С в δ - феррите при 1490^оС; J – 0, 16% C – в аустените-перитектике при 1490^оС; Е – 2, 14% предельное содержание в аустените при 1147°С; S – 0, 8% С в аустените при реакции эвтектоидного превращения 727°С; Р – 0, 02% С – предельное содержание в феррите (Fe_α (C)) при 727°С.

Линия, соединяющая точки АВСD на диаграмме – линия ликвидус. Выше этой линии все железоуглеродистые сплавы находятся в жидком состоянии. Линия АHJECF – линия солидус. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии и при дальнейшем охлаждении происходят только процессы, связанные с изменением растворимости углерода в Fe_α и Feγ, а также процессы, которые обусловливаются аллотропическим (полиморфным) превращением железа.

Линия АВ указывает температуру начала кристаллизации δ – феррита из жидкого сплава; линия ВС – температуру начала кристаллизации аустенита; линия CD – температуру начала кристаллизации первичного цементита. При достижении температуры 1147°С ECF (эвтектики) состав жидкой фазы любого сплава, расположенного между точками E и F диаграммы, будет соответствовать точке C (4, 3% С). При этой температуре оставшаяся часть жидкой фазы состава 4, 3% углерода кристаллизуется с образованием эвтектики – механической смеси кристаллов аустенита и цементита, называемой ледебуритом.

Ниже линии GS происходит полиморфное превращение аустенита в феррит.

Линия SE является линией насыщения и показывает, как изменяется растворимость углерода Feγ с изменением температуры. Вследствие уменьшения растворимости углерода в Feγ при понижении температуры из пересыщенного аустенита будет выделяться вторичный цементит Ц_II.

Линия PSK 727°C является линией эвтектоидного превращения. При

этой температуре аустенит (А_s) состава точки S (0, 8% C) распадается с образованием перлита (П_s): А_s→ П_s→ (Ф + Ц).

Таблица 6.2

Значения точек на диаграмме железо - цементит

Обозначение точки на диаграмме	Температура °С	Концентрация углерода %
А температура плавления чистого железа
Н предельная концентрация углерода в высокотемпературном феррите		0.1
N температура аллотропического превращения железа
D температура плавления цементита		6.67
Е наибольшая концентрация углерода в аустените		2.14
Сточка эвтектики		4.3
G температура аллотропического превращения железа
Р предельная концентрация углерода в низкотемпературном феррите		0.02
S эвтектоидная точка		0.8