3.3.3. Последовательность расшифровки диаграммы состояния двухкомпонентной конденсированной системы

Целесообразная последовательность чтения диаграмм состояния конденсированных систем следующая:

Перечертить диаграмму в масштабе, обозначив ее поля, точки плавления и полиморфных превращений компонентов, назвать каждую линию диаграммы и указать ее физический смысл.

Дать общую характеристику системы, ответив на следующие вопросы.

1. Какова растворимость компонентов в жидком состоянии (ограниченная или неограниченная)?

2. Образуются ли между компонентами химические соединения, при какой температуре, как они плавятся (без разложения или с разложением)?

3. Какие химические соединения образуются (химическая формула, состав в процентах по массе или мольных, химическое название)?

4.Какова растворимость компонентов и химических соединений в твердом состоянии? Если образуются твердые растворы, то какова область их существования и что определяет их кристаллическую решетку?

5. Меняются ли кристаллические модификации компонентов и химических соединений, при каких температурах протекают эти процессы?

6. Какие фазовые взаимодействия протекают на каждой изотерме диаграммы?

7. Каков состав наиболее тугоплавкой и наиболее легкоплавкой системы?

Охарактеризовать свойства каждого из образцов, заданных фигуративными точками на диаграмме, по форме табл. 4. Построить кривые охлаждения этих сплавов.

Таблица 2.

Характеристика свойств образцов, заданных фигуративными точками

№	Состав, %В	Кол-во фаз	Наименование фаз	Состав каждой фазы, %В	Относит. кол-во каждой фазы, %	Т крист.		число степеней свободы
						начало Тн	конец Тк

3.3.4. Пример решения задачи Пример 4. Прочесть диаграмму состояния системы «медь – магний» (рис. 39).

Рис. 39. Диаграмма состояния медь-магний.

Решение. Эта диаграмма состояния двухкомпонентной изобарической конденсированной системы представлена комбинацией геометрических элементов, содержащихся на типовых диаграммах, и предварительное ознакомление с ними позволяет значительно упростить чтение диаграммы.

1. Дать общую характеристику диаграммы состояния.

Температура плавления (кристаллизации) чистой меди Т_Сu = 1083°С, а магния T_Mg = 650°С. В расплавленном состоянии эти металлы неограниченно растворимы и образуют одну жидкую фазу. Магний кристаллизуется из двухкомпонентного расплава в чистом виде, а медь – в виде твердого раствора α, область существования которого ограничена пределами от 0 до 5 % Mg и в котором «хозяином» кристаллической решетки является медь. Кристаллические модификации компонентов не меняются.

Медь и магний образуют два химических соединения, плавящиеся без разложения (конгруэнтно). Первое из них S₁, содержащее 33 % магния, плавится при температуре 819°С, является основой твердого раствора γ (бертоллида), существующего в области от 32 до 36 % магния. Второе химическое соединение S₂ плавится при 568°С, имеет постоянный стехиометрический состав, содержит 67 % Mg.

2. Пронумеровать поля диаграммы и дать их наименование.

I – расплав (Ж); II – Ж + α; III – твердый раствор магния в меди (α); IV – α + γ; V – γ + Ж; VI – твердый раствор на базе химического соединения S₁ (γ); VII – γ + Ж; VIII – γ + S₁; IX – Ж + S₂; X – Ж + S₂; XI – Ж + Mg; XII – Mg + S₂.

3. Заполнить таблицу по форме таблицы 4.

Начальную температуру кристаллизации определяют по линии ликвидус.

Конечную температуру кристаллизации определяют по линии солидус.

Число степеней свободы вычисляют по формуле:

S = К – F + 1.

№	Состав, %В	Кол-во фаз	Наименование фаз	Состав каждой фазы, %В	Относит. кол-во каждой фазы, %	Т крист.		число степеней свободы
						начало Тн	конец Тк

Точка 1 расположена на линии эвтектики Е₁, на которой находятся в равновесии три фазы: Ж, α и γ. Следовательно, относительное количество фаз для нее не определяется. В такой ситуации следует записать уравнение равновесия: Ж + α = γ.

Для двухфазной системы (точка 2) относительное количество каждой фазы следует определять по правилу рычага.