IMG0 071 (2)

70 4. Interpretacja wykresów układów równowagi

i strukturalna, jednakowa dla wszystkich stopów układu, stanowi w stanie ciekłym dwufazową mieszaninę cieczy, w stanie stałym - ziarn metali A i B.

Krzepnięcie wszystkich stopów układu przebiega jednakowo (rys. 4.13b): w temperaturze krzepnięcia metalu A i w temperaturze krzepnięcia metalu B, w stałych temperaturach (Z = 0) krystalizują odpowiednio ziarna metali A i B. Te przystanki temperatury rozdzielone są przedziałem, w którym poza obniżaniem temperatury nie obserwuje się żadnych zmian.

Stopy o ograniczonej rozpuszczalności w stanie ciekłym i znikomej rozpuszczalności w stanie stałym są podatne do zróżnicowania składu chemicznego w makro-obszarach odlewu, zwanego segregacją strefową (segregacją grawitacyjną). Oczywiście, segregacja strefowa, analogicznie jak dendrytyczna, pogarsza właściwości mechaniczne i fizyczne stopu. Jest o tyle groźna, że jej objawów nie można usunąć zabiegami obróbki cieplnej lub plastycznej. Segregację strefową potęgują powiększające się różnice ciężarów właściwych i temperatur topnienia oraz malejąca szybkość chłodzenia podczas krzepnięcia.

Segregacja strefowa jest bodaj głównym powodem, dla którego układy stopów o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie ciekłym nie znajdują zastosowania technicznego. Wyjątkiem jest układ Cu-Pb, którego stopy stanowią wysoko-jakościowy materiał na łożyska (panewki łożysk) ślizgowe. W tym przypadku dla otrzymania odlewów wolnych od segregacji strefowej stosuje się specjalną technologię: odlewanie kokilowe z intensywnym chłodzeniem formy.

4.1.7. Układy z fazami międzymetalicznymi

W złożonych układach podwójnych obserwuje się fazy międzymetaliczne trzech typów: tworzące się w temperaturach ciekłego stopu, w zakresie temperatur likwidusu i solidusu oraz w stanie stałym.

Rys. 4.14. Układ i fazą międzymetaliczną tworzącą się w stanie ciekłym: a) trwałą przy stężeniu stechiometrycznym, b) trwałą w zakresie stężeń

W hipotetycznym układzie A-B składniki tworzą w temperaturze, w której stop jest w stanie ciekłym, fazę międzymetaliczną AB₂. Może ona być trwała tylko przy składzie stechiometrycznym (rys. 4.14a) albo w pewnym zakresie składu (rys. 4.14b). Jej obecność umożliwia podział układu na części A-AB₂ i AB₂-B, z których każdą można rozpatrywać jako niezależny układ pseudopodwojny.

W hipotetycznym układzie A-B składniki tworzą fazę międzymetaliczną w trakcie krzepnięcia (rys. 4.15), np. w rezultacie przemiany perytektycznej. Bez względu na charakter fazy nie dzieli ona układu na części, które można by rozpatrywać niezależnie, lecz należy go traktować jako całość.

A

B

Fazy międzymetaliczne tworzące się w stanie stałym oczywiście nie mają wpływu na przebieg krzepnięcia stopów.

Przykładami pierwszej grupy mogą być niektóre fazy Lavesa. Drugą grupę reprezentują również pewne fazy Lavesa oraz liczne fazy elektronowe. Wreszcie typowymi przedstawicielami trzeciej grupy są fazy sigma. W stanie stałym często występują również nie prowadzące do tworzenia odrębnych faz międzymetalicznych przemiany alotropowe, eutektoidalne, uporządkowania itp.

W metodyce analizowania złożonych podwójnych układów równowagi podstawową prawidłowość łatwo zauważyć porównując typy układów prostych. Mianowicie, w zakresie składów pod solidusem, którego temperatura jest funkcją stężenia, stopy mają zawsze budowę jednofazową, natomiast w zakresie składów pod solidusem, którego temperatura jest stała, niezależna od stężenia, stopy mają zawsze budowę dwufazową. Punkty ograniczające izotermiczny odcinek solidusu wyznaczają fazy — składniki tej mieszaniny.

Sposób postępowania podczas interpretacji złożonego układu zostanie przedstawiony na przykładzie, ważnym technicznie, układu Cu-Zn (rys. 4.16). Przebieg krzepnięcia stopów komplikuje pięć punktów pery tek tycznych (lubi. 4.2), co jest spowodowane m. in. dużą różnicą temperatur topnienia Cu i Zn. W wysokich temperaturach w układzie występuje sześć obszarów ograniczonych solidusem, którego temperatura jest funkcją stężenia, a więc o budowie jednofazowej. Zaczynając od strony Cu są to: podstawowy różnowęzłowy roztwór stały Zn w Cu — faza