6. Анализ фазовых превращений в сплавах.

Для определения изменения состава фаз в процессе фазовых превращений при охлаждении сплава необходимо проводить изотермические разрезы при температурах, соответствующих этим превращениям.

Фазовые превращения в сплаве 1 (63%А, 24%В, 13%С).

Сплав 1 находится в области вне кристаллизации эвтектик. Кристаллизация сплава проходит в одну стадию.

В процессе кристаллизации сплав претерпевает следующие превращения:

1) Сплав находится в области проекции поверхности ликвидуса α , значит, он проходит первичную кристаллизацию:

2) Сплав находится в области проекции поверхности солидуса α фазы , значит, сплав завершает первичную кристаллизацию, и далее происходит охлаждение однофазного твердого раствора α.

3) Сплав находится в области проекции поверхности сольвуса α фазы , происходит выделение вторичных кристаллов β фазы из α фазы:

4) Сплав находится в области проекции линейчатой поверхности , ограничивающей трехфазный объем . Происходит выделение вторичных кристаллов β и γ из α фазы вплоть до комнатной температуры:

При комнатной температуре сплав будет трехфазным (фигуративная точка сплава лежит внутри коннодного треугольника а₀b₀c₀).

Для определения точной температуры начала кристаллизации сплава 1 необходимо перенести сплав на проекцию поверхности ликвидуса. Сплав расположен между изотермами 1000^оС и 1100^оС. В двойных системах А-В и В-С проводим дополнительную изотерму между 1000^оС и 1100^оС, а именно при 1090^оС. Получаем концентрации в двойных системах, необходимые для построения на проекции поверхностей ликвидуса дополнительной изотермы, проходящей через сплав 1. Эта изотерма находится при температуре 1090^оС, являющейся температурой начала первичной кристаллизации сплава 1.

Далее определяем точную температуру конца кристаллизации сплава. Переносим сплав на проекцию поверхности солидуса. Сплав расположен между изотермами 500^оС и 600^оС. В двойной системе А-В проводим дополнительную изотерму между 500^оС и 600^оС, а именно при 550^оС. Получаем концентрацию в двойной системе, необходимую для построения на проекции поверхностей солидуса дополнительной изотермы, проходящей через сплав. Проводим эту изотерму от точки на стороне АВ через фигуративную точку сплава до точки на моновариантной линии , соответствующей температуре 550^оС. Эта температура является температурой конца кристаллизации сплава.

Для определения точных температур, соответствующих фазовым превращениям в сплаве в твердом состоянии, необходимо перенести сплав на проекцию поверхностей сольвуса.

Сплав 1 находится на изотерме 300^оС. Эта температура является температурой начала выделения вторичных кристаллов β.

Температуру, при которой заканчивается выделение вторичных кристаллов, также определяем по проекции поверхностей сольвуса. Через фигуративную точку сплава проводим коннодный треугольник и получаем температуру 100^оС.

В интервале температур от 100^оС до комнатной происходит выделение вторичных кристаллов β и γ фаз из α фазы.

При комнатной температуре сплав 1 имеет следующую структуру:

Фазовый состав сплава 1 при комнатной температуре:

.

Кривая охлаждения сплава 1 представлена на рис. 15.

Рис.15

Фазовые превращения в сплаве 2 (20,5%А; 31,5%В; 48%С).

Сплав 2 находится в области вне эвтектического треугольника abc. Четырехфазного эвтектического превращения в данном сплаве нет.

В процессе кристаллизации сплав претерпевает следующие превращения:

1) Сплав находится в области проекции поверхности ликвидуса γ , значит, он проходит первичную кристаллизацию:

2) Сплав находится в области проекции трехфазного объема L+β+γ , происходит трехфазная эвтектическая реакция:

3) Далее происходит выделение двух видов вторичных кристаллов:

4) Сплав находится в области проекции линейчатой поверхности , ограничивающей трехфазный объем . Вплоть до комнатной температуры осуществляется трехфазное равновесие:

При комнатной температуре сплав будет трехфазным (фигуративная точка сплава лежит внутри конодного треугольника а₀b₀c₀).

Для определения точной температуры начала кристаллизации сплава 2 необходимо перенести сплав на проекцию поверхности ликвидуса. Сплав расположен на изотерме 800^оС, являющейся температурой начала первичной кристаллизации сплава 2. Изотермический разрез при температуре 800^оС представлен на рис. 16.

Для определения окончания первичной кристаллизации и начала трехфазной эвтектической реакции необходимо перенести сплав 1 на проекцию поверхностей солидуса. Фигуративная точка сплава попадает на сторону конодного треугольника, принадлежащему трехфазному объему , при 580^оС. Эта температура является температурой начала трехфазной эвтектической реакции. Изотермический разрез при температуре 580^оС представлен на рис. 17.

Первичная кристаллизация:

Далее определяем температуру окончания трехфазной эвтектической реакции и начала выделения вторичных кристаллов. Для этого на проекции поверхностей солидуса чертим конодный треугольник, основание которого проходит через фигуративную точку сплава 1. Этот конодный треугольник находится при температуре 520^оС, являющейся температурой окончания трехфазной эвтектической реакции и начала выделения вторичных кристаллов. Изотермический разрез при температуре 520^оС представлен на рис. 18.

Трехфазное эвтектическое превращение:

Для определения точных температур, соответствующих фазовым превращениям в сплаве в твердом состоянии, необходимо перенести сплав на проекцию поверхностей сольвуса.

Через фигуративную точку сплава проводим конодный треугольник и получаем температуру 240^оС. При этой температуре заканчивается выделение вторичных кристаллов и начинается трехфазное равновесие .

Выделение двух видов вторичных кристаллов:

В интервале температур от 240^оС до комнатной осуществляется трехфазное равновесие:

.

При комнатной температуре сплав 2 имеет следующую структуру:

Фазовый состав сплава 2 при комнатной температуре:

.

Определяем количество фаз при комнатной температуре в сплаве 2. Для этого строим изотермический разрез при комнатной температуре (рис. 19).

Сплав 2 находится внутри конодного треугольника а₀b₀c₀. Для определения количества α фазы проводим секущую от точки а₀ через фигуративную точку сплава до противоположной стороны b₀c₀. Получаем точку x₁.

Аналогичным способом определяем количество β и γ фаз:

Изменение состава фаз в процессе фазовых превращений при охлаждении сплава 2 отображено в таблице 2.1 и на рис. 4.

Кривая охлаждения сплава 2 представлена на рис. 20.

Таблица 2.1. Изменение состава фаз в процессе фазовых превращений при охлаждении сплава 1.

№	Реакция	Температура, оС		Химический состав фаз*, %
		начало	конец		I			II				III
					A	B	C	A	B	C	A		B	C
1		800			20,5	31,5	48	14	21	65	-		-	-
			580		22	36	42	18	27	55	-		-	-
2		580			22	36	42	11	53	36	18		27	55
			520		25	35	40	14	52	34	26		34	40
3		520			26	34	40	14	52	34	-		-	-
			240		15	18	67	22	53	25	-		-	-
4		240			15	18	67	22	53	25	61		22	17
			комн.		10	10	80	20	60	20	70		20	10

* I,II, и III – порядковый номер фазы.

Рис.16

Рис.17

Рис.18

Рис.19

Рис.20