5.2 Политермический разрез II – II

Политермический разрез II – II проходит проходит от двойной системы А-С до системы В-С. В двойной системе А-С вертикальная плоскость пересекает линию ликвидуса А в точке m при температуре 930^оС, а также линию нонвариантного перитектического равновесия при температуре 700^оС. В двойной системе В-С вертикальная плоскость пересекает линию ликвидуса B в точке y при температуре 960^оС, а также линию нонвариантного равновесия при температуре 900^оС.

Политермический разрез также имеет 9 характерных сплавов. Отмеряем расстояние от системы А-С до каждой точки сплава и переносим их на горизонтальную ось разреза. Определим месторасположение каждой точки.

Разрез рассекает при температурах t_Р2, t_Р3 и t_P4 три изотермических плоскостей нонвариантных равновесий в тройной системе:

- плоскость перитектического равновесия L_P4+M₂→S₁+М₃– от сплава 13” до системы АС;

- плоскость перитектического равновесия L_P2+M₁→М₂+S₁ рассекается от сплава 10’ до сплава 17”;

- плоскость эвтектического равновесия L_P3+B→S₁+M₁ рассекается от сплава 15 до системы В-С;

На политермическом разрезе проводим три горизонтальных отрезков, которые получаются в результате пересечения плоскости политемического разреза с плоскостями нонвариантных равновесий:

- 13”a при температуре t_P4=350^оС;

- 10’17” при температуре t_Р2=550^оС;

- 15’f при температуре t_Р3=750^оС;

Точка 11’ является результатом пересечения плоскости разреза с моновариантной линией P₁P₂ и находится между температурами t_P1=950^оС и t_P2=550^оС. Точную температуру, при которой находится эта точка, определяем по ее положению на моновариантной линии с помощью проекции моновариантных линий на вертикальную (рис. 7) – 680^оС.

Аналогично находим температуры, при которых находятся точки 14’ и 16’ также принадлежащие моновариантным линиям.

Точки 9', 12’ и 17’ находятся на конодах P₄M₂, P₄M₁, S₁M₁ в перитектических плоскостях при температурах t_P4=350^оС, t_Р2=550^о, t_Р3=750^оС соответственно.

Вертикальная плоскость рассекает линейчатые поверхности, отделяющие области трехфазных равновесий с участием жидкой фазы от соответствующих двухфазных объемов первичной кристаллизации, по следующим линиям: L+C+S₁ по линии e-16’-15’; L+M₁+S₁ по линии 15’-14’-12’; L+M₂+М₁ по линии 12’-11’-10’; L+S₁+М₂ по линии 10’-9’, L+М₂+M₃ по линии 9’-b.

Политерма ликвидуса c-11’-14’-16’-d состоит из четырех ветвей, которые принадлежащих моновариантным линиям, и отделяет двухфазные области L+M₂, L+M₁, L+S₁ и L+B от области жидких растворов.

Политермический разрез II – II представлен на рис. 14.

6 Фазовые превращения в сплавах

В процессе кристаллизации сплавов определяем изменение состава только жидкой фазы, так как составы твердых фаз не меняются вследствие пренебрежительно малой растворимости компонентов друг в друге в твердом состоянии.

6.1 Сплав 1 (42%а, 3%в, 55%с)

В процессе кристаллизации сплав претерпевает следующие фазовые превращения:

1) Сплав 1 находится в области проекции поверхности ликвидуса M₂: M₂–P₁–Р₂–P₄–p₃-M₂. Первым фазовым превращением в сплаве 1 будет первичная кристаллизация химического соединения M₂, которая в начальный момент времени характеризуется конодой, проведенной из точки M₂ к фигуративной точке сплава 1, отвечающей составу жидкой фазы. Чтобы определить температуру начала первичной кристаллизации, переносим точку сплава на проекцию поверхностей ликвидуса с нанесенными на них изотермами (рис.8). Фигуративная точка сплава попадает на изотерму при температуре 750^оС, следовательно, первичная кристаллизация начинается при температуре 750^оС.

Состав жидкой фазы изменяется по коноде М₂а в сторону моновариантной линии р₃Р₄ от точки 1 до точки a, отвечающей составу жидкой фазы в момент окончания первичной кристаллизации. По положению этой точки на моновариантной линии с помощью проекции поверхностей ликвидуса определяем температуру конца первичной кристаллизации – 660^оС.

2) Как только состав жидкой фазы окажется на линии р₃Р₄ (точка a) начинается следующий этап кристаллизации – трехфазная перитектическая реакция , которую характеризуют конодные треугольники. Первым конодным треугольником будет треугольник M₂aМ₃ при температуре 660^оС, Фигуративная точка сплава находится на его стороне М₂а, являющейся конодой, концы которой отвечают составам реагирующих фаз (L и М₂).

Состав жидкой фазы в процессе перитектической реакции изменяется по моновариантной линии р₃Р₄ в сторону понижения температуры. Последним конодным треугольником, характеризующим эту реакцию, будет треугольник M₂bМ₃. Фигуративная точка сплава находится на его стороне M₃b. В этот момент сплав является двухфазным – L+М₃. Это означает, что полностью израсходовались кристаллы M₂, и перитектическая реакция заканчивается. Точка b отвечает составу жидкой фазы в момент окончания перитектической реакции. Температуру, при которой лежит конодный треугольник M₂bМ₃, определяем по положению этой точки на моновариантной линии с помощью проекции моновариантных линий на вертикальную плоскость – 640^оС.

.

3. Далее следует двухфазная реакция:

;

Состав жидкости в процессе реакции меняется по линии b-c . Температуру конца этого превращения определяем по положению точки с на моновариантной линии с помощью проекции моновариантных линий на вертикальную плоскость – 300^оС

4) Как только состав жидкой фазы окажется на линии e₄E (точка c) начинается следующий этап кристаллизации – трехфазная эвтектическая реакция .

Состав жидкой фазы в процессе эвтектической реакции изменяется по моновариантной линии e₄E в сторону понижения температуры.

.

5) За этим фазовым превращением следует четырехфазная эвтектическая реакция при температуре 250^оС:

6) Фигуративная точка сплава находится в области проекции конодного треугольника СS₁М₃, поэтому четырехфазная эвтектическая реакция оканчивается исчезновением жидкой фазы, кристаллизация сплава завершается. Далее при охлаждении до комнатной температуры сплав остается трехфазным С+S₁+М₃, фазовых превращений нет.

Фазовый состав сплава 1 при комнатной температуре: С+S₁+М₃.

Структура при комнатной температуре: M₃^П+M₃^I+(С+М₃)_э+( С+S₁+М₃)_э

Изменение состава жидкой фазы в процессе кристаллизации сплава 1 представлены на рис. 15.

Кривая охлаждения сплава 1 представлена на рис. 16.

Определяем количество фаз при комнатной температуре в сплаве 1. Для этого воспользуемся изотермическим разрезом при комнатной температуре (рис.9).

Сплав 1 находится внутри конодного треугольника СS₁М₃. Для определения количества фазы М₃ проводим секущую от точки М₃ через фигуративную точку сплава до противоположной стороны CS₁. Получаем точку a.

Аналогичным способом определяем количество фаз S₁ и C:

В случае если в тройной системе А-В-С есть растворимость на основе компонентов друг в друге и в промежуточных фазах, сплав становится двух фазным φ+γ(рис. 10).