CẤU TẠO HỢP KIM VÀ GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁ
3.3.3.2. Giản đồ hệ hai nguyên hòa tan vô hạ nở lỏng, không hòa ta nở trạng thái rắn và có tạo thành cùng tinh
rắn và có tạo thành cùng tinh
Trong thực tế, cũng có gặp trường hợp hai nguyên hòa tan vô hạn vào nhau ở trạng thái lỏng, nhưng ở trạng thái rắn lại hoàn toàn không hòa tan vào nhau, đó là trường hợp của các hệ: Pb - Sb; Sn - Zn.
không hòa tan ở trạng thái rắn và có tạo thành cùng tinh - Các đường trên giản đồ:
TA Q TB: là đường lỏng
P Q R: là đường đặc (đường cùng tinh, điểm Q gọi là điểm cùng tinh).
Đường lỏng và đường đặc phân giản đồ làm 4 khu vực. Khu vực phía trên đường lỏng là vùng tồn tại dung dịch lỏng, khu vực giữa đường lỏng TAQ và đường đặc là vùng tồn tại của 2 pha dung dịch lỏng (L) và tinh thể A, khu vực giữa đường lỏng TBQ và đường đặc là vùng tồn tại của hai pha dung dịch lỏng (L) và tinh thể B, khu vực phía dưới đường đặc là vùng tồn tại của hai pha rắn A và B.
Do 2 nguyên hòa tan vô hạn vào nhau ở trạng thái lỏng nên có thể tạo nên dung dịch lỏng, vô hạn (L). ở trạng thái rắn chúng không hòa tan vào nhau tạo nên dung dịch rắn mà vẫn nằm ở trạng thái gồm các nguyên nguyên chất A và B. Vậy các pha có thể tạo nên trong giản đồ này là dung dịch lỏng, nguyên nguyên chất A và B nên số pha lớn nhất F = 3.
- Hợp kim có thành phần ứng với điểm Q có đặc trưng là có nhiệt độ nóng chảy thấp, kết tinh ở nhiệt độ không đổi và kết tinh ra ngay hai pha rắn một lúc. Điểm Q
được gọi là điểm cùng tinh, phản ứng cùng tinh xảy ra như sau: LQ → [A + B] (cùng một lúc kết tinh ra cả A và B)
Hợp kim ở bên trái điểm Q gọi là hợp kim trước cùng tinh, sau điểm Q gọi là hợp kim sau cùng tinh.
- Đường nguội của hợp kim điển hình: hình vẽ - Đặc điểm của hợp kim.
+ Tính dẻo kém do sự xuất hiện của cùng tinh [A + B].
+ Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim giảm dần, thấp nhất tại thành phần cùng tinh nên hay dùng để sản xuất đúc.
+ Cũng do xuất hiện cùng tinh [A + B] nên độ phân tán, độ cứng cao dẫn đến khó gia công áp lực.
* Tam giác Tam man để xác định lượng cùng tinh: - Theo quy tắc đòn bẩy:
Xét hợp kim I, hợp kim này sau khi kết tinh xong có tổ chức A + [A + B] trong đó tinh thể A biểu diễn ở điểm C và cùng tinh [A + B] biểu diễn tại điểm E. Do vậy:
- Theo cách tính từ tam giác Tamman:
Ngoài ra, trong hình vẽ trên, nếu coi EF là 100% lượng cùng tinh thì các đoạn thẳng vuông góc với CD và nằm trong các tam giác CEF và DEF sẽ chỉ rõ lượng cùng tinh của các hợp kim tương ứng (hình a). Tương tự, cũng có thể xác định lượng pha A (hình b) và pha B (hình c).
3.3.3.3. Giản đồ hệ hai nguyên hòa tan vô hạn ở trạng thái lỏng, hòa tan có hạn ở trạng thái rắn và có tạo thành cùng tinh
- Giản đồ trạng thái:
TA Q TB: là đường lỏng TA P Q R TB: là đường đặc P Q R: đường cùng tinh Q: điểm cùng tinh
PE: đường giới hạn hoà tan của B trong A theo nhiệt độ RF: đường giới hạn hoà tan của A trong B theo nhiệt độ α: dung dịch rắn xen kẽ của B trong A
β: dung dịch rắn xen kẽ của A trong B
αII, βII: vẫn là α, β nhưng được tiết ra ở trạng thái rắn [α + β]: hỗn hợp cơ học cùng tinh của A và B
- Đường nguội của hợp kim điển hình: hình vẽ - Đặc điểm của hợp kim: có hai vùng
+ Dung dịch rắn
+ Có hỗn hợp cơ học cùng tinh
→ Tuỳ theo thành phần hợp kim người ta có thể lựa chọn các phương pháp gia công khác nhau:
+ Các hợp kim có %B<%P và > %R: đây là hợp kim dẻo, có thể gia công áp lực.
+ Các hợp kim có % B thuộc khoảng [ P, R ]: đây là hợp kim đúc, tính chất phụ thuộc vào lượng α và β.