Пример решения задачи
Дано: система сплавов Mg – Al2 Mg3
Сплав I - 7%А1, t1o,=200o С.
Сплав2~20%Аl, t2°=450°C
Решение
1 .Вычерчиваем диаграмму состояния и обозначаем буквами все линии
2. Линия ликвидус ABC, линия солидус АДЕС.
3. Линия вторичной кристаллизации ДF. Физический смысл этой линии состоит в том, что это линия насыщения. Она показывает предел растворимости А! в Mg при разных температурах от 436 до 200°С. С понижением температуры растворимость уменьшается с 12 до 3%.
4. В соответствии с правилом отрезков определяем, что в области АВД равновесные фазы δ - твердый раствор и жидкий раствор. В области ВСЕ жидкий раствор и γ - твердый раствор Mg в химическом соединении Al2Mg3. 14 двухфазной области ДРЕ|Е в равновесии находятся ft - твердый раствор и γ - твердый раствор.
5. Изотермическое превращение на диаграмме - это эвтектическое превращение (линия ДЕ). Оно заключается в том, что жидкий раствор концентрации В| (32% А1) затвердевает при постоянной температуре 436°С, образуя механическую смесь кристаллов 5 - твердого раствора (с концентрацией 12%А1) и кристаллов у - твердого раствора (с концентрацией 40%А1). Данная стадия кристаллизации может быть записана так:
436°
Жв→ δд + γe
6. Превращение при охлаждении сплава I.
Выше линии ликвидус в точке I в точке I сплав находится в жидком состоянии. Как только сплав охладится несколько ниже точки 2, из жидкого раствора начнут выделяться кристаллы δ - твердого раствора. Нa линии солидус в точке 4 кристаллизация жидкой фазы заканчивается. При температурах от точки 4 до точки 5 сплав однофазный, состоит только из зерен твердого раствора 5. При охлаждении сплава ниже точки 5 из 5 -твердого раствора выкристаллизовывается у - твердый раствор, уносящий из 5 - твердого раствора избыток AI. Если при температурах выше линии насыщения ДF (между точками 4 и 5) в 5 - твердом растворе содержалось 7% Al, то при температуре 200° в δ - твердом растворе остается только 3% Al (точка F).
Превращения при охлаждении сплава 2
Выше линии ликвидус АВ в точке 6 сплав находится в жидком состоянии. При охлаждении сплава несколько ниже точки 7 из жидкого раствора начнут выделяться кристаллы δ- твердого раствора. При этом состав жидкого раствора изменяется по мере понижения температуры от точки 7 до точки В (по линии ликвидус). Таким образом, жидкий раствор обедняется магнием (которого в δ - твердом растворе больше, чем в жидком растворе).
При температуре 436° (точка 8) этот жидкий раствор эвтектического состава (точка В) затвердевает, образуя эвтектику (см. п. 5). При дальнейшем охлаждении ниже 436° из δ - твердого раствора выкристаллизовывается у - твердый раствор в соответствии с линией насыщения ДF. При температуре 200° в δ - твердом растворе остается 3% Al
7. Схематичное изображение микроструктур сплавов в разных температурных точках.
8.Кривые охлаждения сплавов.
В сплаве I нигде нет трехфазного состояния, поэтому нет и температурной остановки на кривой охлаждения. Имеются только точки перегиба при температурах t2°, t3oи t4°> связанные с началом или окончанием кристаллизации второй фазы.
В сплаве 2 имеется точка перегиба на кривой охлаждения при температуре t70 в связи с началом кристаллизации из жидкого состояния. При температуре t8°=436° наблюдается равновесие трех фаз при эвтектической кристаллизации, число степеней свободы равно нулю и температура остается постоянной некоторое время, пока весь жидкий раствор не затвердеет. Тогда остаются в равновесии две твердые фазы (δ + γ) и температура сплава опять снижается.
9. Для определения химического состава фаз и их весового количества найдем заданные ло условию задачи точки па диаграмме, обозначим их буквами К и М. По правилу отрезков проводим через эти точки горизонтальные линии в пределах двухфазных областей. Получаем отрезки FEt сплава I и РН для сплава 2.
Для сплава I химический состав равновесных фаз определяется точками F(5 - твердый раствор) и ЕI (γ твердый раствор). В δ - твердом растворе 97% Mg и 3%А1. В γ -твердом растворе 60%Mg и 40%А1.
В сплаве 2 при 450°в равновесии находятся 5 - твердый раствор состава РI и жидкий раствор состава НI. В 5 - твердом растворе 90% Mg и 10%А1, в жидком растворе 72%Mg и 28%Аl.
В сплаве I количество γ - твердого раствора равно
Qδ
- (100- Qγ)%
В сплаве 2 количество δ - твердого раствора равно
Qж
= (100-Qδ)%
Сопоставив длины укачанных отрезков, получим числепны<| значения весовых количеств фаз.