- діаграми стану з необмеженими твердими розчинами;

- діаграми стану з обмеженими твердими розчинами;

- діаграми стану з хімічними сполуками.

Розглянемо діаграму стану подвійних сплавів, компоненти яких у твердому стані утворюють механічні суміші. Такого типу діаграму утворює сплав свинець-сурма. Для побудови даної діаграми побудуємо шість кривих охолодження для сплавів із вмістом сурми 5, 10, 13, 20, 40 і 80 % (рис. 8). На цих кривих охолодження ми бачимо по дві критичні точки (а, б, г, д, е) і тільки на одній кривій (в) для сплаву з 13 % одну критичну точку. Верхні критичні точки відповідають початку кристалізації, нижні – завершенню кристалізації. Діаграму будують так: відкладають у масштабі по абсцисі точки за складом сплавів, приймаючи, що ліворуч буде чистий свинець, а праворуч – чиста сурма (рис. 9). По вертикалі розмітимо шкалу температури і відкладемо критичні температури зазначених сплавів. Свинець має температуру плавлення 600 0К, сурма – 903 0К. Сполучивши нижні критичні точки, маємо пряму ДВЕ, а сполучивши верхні точки - криву АВС. Вище лінії АВС усі сплави перебувають у рідкому стані. Лінія АВС називається лінією ліквідус. Нижче від лінії ДВЕ усі сплави перебувають у твердому стані. Вона називається лінією солідус. У точці В при вмісті 13 % , 87 % і при температурі 519 0К кристалізація свинцю та сурми відбувається одночасно; утворюється тонка механічна суміш кристалів свинцю і сурми (двох фаз). Ця суміш називається евтектикою. Евтектика - сплав з найменшою температурою плавлення. Сплави, які містять менш як 13 % , називаються доевтектичними, а які містять більше як 13 % - заевтектичними. Точку В називають евтектичною точкою. Узагальнюючи викладене, можна зробити такі висновки:

- по лінії АВ починається випадання кристалів свинцю;

- в області АВД містяться кристали свинцю і рідкий розчин;

- по лінії ВД кристалізується весь маточний розчин евтектичного складу;

- нижче лінії ВД містяться тверді доевтектичні сплави, які складаються з кристалів свинцю та евтектики;

- по лінії ВС починається випадання кристалів сурми;

- в області СВЕ містяться кристали сурми і рідкий розчин;

- по лінії ВЕ кристалізується весь маточний розчин евтектичного складу, що залишається;

- нижче від лінії ВЕ містяться тверді заевтектичні сплави, які складаються з кристалів сурми та евтектики.

1.11. Зв’язок між діаграмами стану і властивостями сплавів.

У сплавах, які створюють одноманітні діаграми стану, властивості змінюються ідентично. Були розроблені спеціальні діаграми склад - властивість. Такі діаграми є цінним доповненням до діаграм стану сплавів, тому що вони для кожної системи характеризують зміну тієї або іншої властивості сплаву в залежності від складу. На рис.10 у верхньому ряду зображені діаграми стану, у середньому - діаграма зміни твердості, у нижньому - діаграма зміни електропровідності. У сплавах типу Рв-Sв (діаграма стану з механічними сумішами) властивості змінюються прямолінійно від одного компонент до іншого. Крім твердості, міцності, електропровідності діаграми стану дають можливість визначити ливарні властивості, здатність піддаватися гарячій механічній обробці, обробці різанням та ін. Величина перепаду температур між точками ліквідус і солідус визначає ступінь ліквації та можливої неоднорідності сплаву; евтектичні сплави мають кращі ливарні властивості та оброблюваність різанням; сплави - тверді розчини, які добре обробляються тиском.

1.2. Залізовуглецеві сплави

1.2.1. Діаграма стану "залізо - вуглець".

Діаграма стану залізо-вуглець є фундаментом науки про сталь і чавун (сплав заліза з вуглецем). Вуглець із залізом утворюють хімічну сполуку (цементит) або може перебувати у сплаві у вільному стані у вигляді графіту. Відповідно є дві діаграми сплавів залізо-вуглець: цементитна і графітна. На рис.11 приведено спрощений вигляд цементитної діаграми стану системи залізо-вуглець. Найбільша кількість вуглецю, за цією діаграмою, 6,67 % відповідає вмісту вуглецю у хімічній сполуці-цементиті. Отже, компонентами, з яких складаються сплави цієї системи, будуть, з одного боку, чисте залізо (Fe), з іншого - цементит (Fe3C).

Розглянемо характерні лінії і точки на діаграмі стану.

Характерні лінії: АСД - ліквідус; АЕСF - солідус. Вище лінії АСД сплави системи перебувають у рідкому стані. По лінії АС з рідкого розчину починають випадати кристали твердого розчину вуглецю в g - залізі, який називається аустенітом, отже, в області АСЕ буде суміш двох фаз - рідкого розчину і аустеніту; по лінії СД з рідкого розчину починають випадати кристали цементиту; в області СЕF міститься суміш двох фаз - рідкого розчину і цементиту. Перетворення у твердому стані (вторинна кристалізація) проходить по лініях GSE, PSK і GPQ . Перетворення у твердому стані відбуваються внаслідок переходу заліза з однієї модифікації в іншу, а також у зв'язку із зміною розчинності вуглецю в залізі. В області діаграми AGSE міститься аустеніт. При охолодженні сплавів аустеніт розпадеться з виділенням по лінії GS фериту (твердий розчин вуглецю в a - залізі), а по лінії SE - цементиту (хімічна сполука Fe3C). Цементит, що випадає з твердого розчину, називається вторинним, на відміну від первинного, який випадає з рідкого розчину. В області діаграми GSP міститься суміш двох фаз - фериту і аустеніту, а в області SЕЕ1 - суміш вторинного цементиту і аустеніту. По лінії PSK відбувається розпад аустеніту з утворенням перліту; тому ця лінія називається лонжею остаточного перетворення аустеніту в перліт або перлітною.

Характерні точки. У точці С при вмісті 4,3 % вуглецю і температурі 1420 0К відбувається одночасно кристалізація аустеніту і цементиту і утворюється їх тонка механічна суміш евтектика, яка називається ледебуритом. Точку С називають