> Техника, страница 97 > Эвтектика

Эвтектика

Эвтектика (Eutecticum, eutectic), нонва-риантное превращение (распадение) жидкой фазы L на две кристаллич. фазы (α, β), выражаемое ф-лой: L (жидкость) ^ a_Kpt + β (смотрите Металлография). Это двойная Э.; при наличии в жидкости 3 компонентов может образоваться тройная Э.: L (жидк.) ^ a_KP + β_κρ. + У_кр.· Э. кристаллизуется (плавится) при более низкой ί°, чем составляющие ее кристаллич. фазы в отдельности. Несмотря на то что Э. представляет собой механич. смесь двух фаз, концентрация сплава точно фиксирована, например для РЬ—Ag: 2,5% Ag, 97,5% Pb и t°_na. 304°. У тройной Э. 1°_пл. ниже, чем у двойных (РЬ — Bi — 1°_пЛщ 125°, РЬ—Sn=183°, Sn—Bi=140°, РЬ—Bi—Sn=96°). Эти два условия (точная фиксация 4л. и концентраций) и составляют нонвариантность системы. Имеются сплавы, в которых нонвариантное превращение происходит при t° ниже t_nJl. одной фазы и выше 4л, Другой фазы, то есть превращение совершается по формуле L а_КР ^ β_κρ% Такое превращение называется перитектикой (Peritektikum, transition). Перехода двух жидких фаз в одну твердую при t° выше 4л. каждой фазы в отдельности не наблюдалось. На диаграмме состояний в двух компонентной системе эвтектическое и перитектическое превращения выразятся, как указано на фигуре 1, где на фигуре 1а—эвтектика (или

дистектика, если L — твердый раствор), на фигуре 1б—перитектика (или метатектика, если L—твердый раствор).

Для определения количества фаз для каждой концентрации служит «треугольник Таммана». Построение его производится след. обр. (фигура 1а, 1б): приняв какую-нибудь абсциссу АВ за основание, в точке С, соответствующей эвтектической (перитектической) точке, проводим ординату CD и эту прямую произвольно соединяем с А и В—точками насыщения растворов (где количество Э. равно нулю); тогда для любой

Я

концентрации х" имеем, что длина · 100 равна количеству Э. в % в сплаве. К. Грачев.

Процесс эвтектической кристаллизации. Однородный эвтектич. раствор распадается во время кристаллизации на смесь двух фаз. Этот процесс распада является по существу диффузионным процессом собирания атомов вещества А к одним, а атомов вещества В к другим кристаллизационным центрам. Исследование самого хода эвтектич. кристаллизации непосредственно под микроскопом показывает, что при очень малых переохлаждениях, то есть при очень малых скоростях охлаждения в отдельных местах эвтектической жидкости порознь зарождаются и растут кристаллы обеих фаз. Даже после соприкосновения двух кристаллов разных фаз продолжается рост этих кристаллов без какого бы то ни было изменения. Этот процесс продолжается до полного исчезновения жидкости, и в результате мы получаем грубые гранитоподобные конгломераты, в которых никак нельзя распознать типичной эвтектической структуры (вкл. л., 1 и 2). Повидимому минеральные эвтектики в подавляющем большинстве образовывались в подобных условиях, и потому мы так редко встречаем в природе типичные эвтектич. структуры, хотя по составу многие горные изверженные породы должны бы быть эвтектиками. При несколько больших переохлаждениях процесс идет так же, но структура делается уже тоньше и м. б. названа типично эвтектической (вкл. л., 3). При средних переохлаждениях также сначала возникают отдельные кристаллики обеих фаз, но их нормальный рост продолжается только до того момента, пока они не соприкоснутся друг с другом. Как только два кристаллика разных фаз соприкоснутся, с места соприкосновения начинается и притом с гораздо большей скоростью, чем та, с которой росли отдельные кристаллики, одновременный рост массы мельчайших кристалликов обеих фаз в форме типичной Э. На вкл. л., 4_У 5, 6 и 7 показано одно и то же место сплава сначала до момента соприкосновения кристалликов двух фаз, затем в самый момент соприкосновения и через некоторое время после этого момента. Видно, как с места соприкосновения начала разрастаться Э. Сама Э. в этих условиях растет в форме разветвленных псевдокристаллов, сохраняющих внешнюю форму какого-нибудь из тех кристалликов, от которых она начала расти. При очень сильных переохлаждениях форма, в которой выделяется Э., начинает меняться. Отдед ьные частицы Э. становятся на столько мелкими, что их не удается рассмотреть даже при сильных увеличениях, а внешняя форма делается все более и более похожей на сферолит (вкл. л., 8, 9 и 10) и наконец делается почти шаровой. Изучая форму эвтектич. образований в мет, мы должны признать, что сплавы металлов кристаллизуются при средних или сильных (для этого рода веществ) переохлаждениях. Второй период роста (с момента соприкосновения кристалликов) различен в зависимости от степени переохлаждения: при слабых переохлаждениях рост кристаллов каждой из фаз идет независимо от роста кристаллов другой фазы; при сильных переохлаждениях с момента соприкосновения начинается ускоренное образование собственно эвтектической массы. Причиной этого ускоренного одновременного роста обеих фаз с поверхности соприкосновения повидимому является облегчение диффузионного разделения жидкости на два вида атомов около двух готовых центров кристаллизации, каковыми и являются соприкоснувшиеся кристаллики. Все сказанное заставляет нас считать, что прежние взгляды на кристаллизацию Э., согласно которым фазы Э. выделяются или попеременно или одновременно, но с разной скоростью, должен быть отброшены, а к теории одновременной кристаллизации должен быть внесен весьма существенный корректив, в отношении понятия о начале эвтектической кристаллизации. А. Бочвар.

Как видно из вышесказанного, в зависимости от переохлаждения сплава можно получить или грубозернистую эвтектику («гранитоподобную» по выражению проф. А. А. Бочвара) или очень мелкую. Поэтому при нагреве грубозернистая потребует большего времени для перехода в раствор, чем мелкая, и даже потребуется более высокая t°, чем та, которая соответствует f_KVt Э. Кристаллы, выделившиеся в виде Э. или образовавшие структурно свободные фазы, что соответствует крупнокристаллич. состоянию, различно деформируются, например эвтектоидный цементит при нек-ром механич. напряжении деформируется (вкл. л., 11), тогда как структурно свободный цементит при этом напряжении разрушается (вкл. л., 12). Следует заметить, что в Э. стали перлит наблюдается в виде полоски цементита и феррита только на плоскости шлифа; на самом деле здесь имеют место чередующиеся слои перлита и феррита в пространстве, и в зависимости от того, под каким углом прошла плоскость шлифа через этот объём, расстояние между полосками будет больше или меньше. На это обстоятельство было указано металлургом Η. Т. Беляевым еще в 1920 году Эвтектическими сплавами пользуются для получения легкоплавких сплавов. В таких случаях применяются тройные и даже четверные Э., например сплавы 50% Bi; 12,5%Cd; 25%Pb; 12,5% Sn; 65°. Также имеются сплавы солей гл. обр. для термообработки, например:

ВаС1₂ 22,25% + NaCl 77,75%; 1°_пл 635°,

KN0₃ 50,5% + NaN0₃ 49,5%; 218°,

KN0₃ 64% + LiN0₃ 36%; t°_njl 132°,

A1F₃ 60,2% + CaF₂ 6,2% + NaF 33,6%; t°_M 675°.

JIum.: Guertlcr W., Metallographie, В. 1, B., 1909— 1912, B. 2, B., 1913—26; G u i 1 1 e t L.etPortevin A., Precis do metallographie et de macrographie, P., 1924; Gu il let L., Trempe, recuit, revenu, t. 1, Theorie, P., 1927; Gulliver G., Metallic Alloys, 5 ed., L., 1933; Botschwar A., Ueber den Mechanismus der eutek-tischen Kristallisation, «Ztschr. f. ang. u. allgem. Chemie», B. 222, H. 3, 1934. ’ К. Грачев.