Физико-механический анализ.

Сплав - это микроскопически однородная система, сформировавшаяся в результате совместного расплава и затвердевания компонентов.

Компоненты сплавов - это химические элементы, образующие сплав. Они делятся на три группы:
1. основа - металлический элемент, доля которого в составе сплава наиболее велика;
2. легирующие добавки - элементы, вводимые в основу в определенных количествах в целях управления свойствами сплава;
3. примеси - элементы или химические соединения, попадающие в сплав из руды, легирующих добавок, топлива, атмосферы, огнеупоров.

Примеси подразделяют на вредные, снижающие эксплуатационные или технологические свойства сплава, и нейтральные, не оказывающие существенного влияния на свойства сплава.

Сплавы называются однородными (гомогенными), если они имеют однофазную структуру, и разнородными (гетерогенными), если структура их состоит из нескольких фаз (гомогенных частей, ограниченных поверхностью раздела).

Графическое изображение фазового состояния сплава как функции температуры и концентрации носит название диаграммы состояния. Диаграммы строят для условии равновесия или близких к ним. Истинное равновесие и практических условиях достигается крайне редко.

Академик Н.С. Курнаков установил, что между химическим составом сплавов и их свойствами существует определенная связь. Для разных типов диаграмм состояния им раскрыта закономерность изменения таких свойств, как плотность, твердость, удельное электрическое сопротивление и др.

Академик А.А, Бочвар на примере распределения усадочных дефектов в виде концентрированной раковины и пористости, а также изменения трещиностойкости показал, что существует зависимость между составом и технологическими свойствами.

Дальнейшим развитием этих идей явились работы профессора О.Н. Магницкого, в которых установлена связь кинетики кристаллизации сплавов различного состава с типом диаграммы состояния.

Кинетические диаграммы строились на основании термического анализа затвердевания реального слитка по показаниям одной термопары, расположенной в его центре. В частности, для сплавов с эвтектическим превращением фиксировалось время достижения центра слитка границами области затвердевания - ликвидуса (начала выпадения первичных кристаллов) и солидуса (конца выпадения первичных кристаллов) и затвердевания эвтектики.

Как показали исследования, достижение цента слитка последними двумя границами не совпадают по времени. Таким образом установлено, что перемещение каждой границы области затвердевания от поверхности слитка к его центру имеет свою закономерность.

Кристаллизация эвтектики в сплавах "алюминии - кремний" сопровождается выделением значительно большего удельного количества теплоты по сравнению с первичными кристаллами.

Для литейного производства наибольший интерес представляют диаграммы состояния сплавов с эвтектическим превращением.

В отличие от твердых растворов, сплавы с эвтектическим превращением обладают высокими литейными свойствами. Хорошо известно, что такие эвтектические сплавы, как силумины и чугун, обладают высокой жидкотекучестью