18. Диаграмма состояния для сплавов, образующие механические смеси. Правило отрезков.

Диаграмма состояния для двухкомпонентной системы, образующая механическую смесь. Диаграммы состояния строятся в координатах t-оси ординат и концентрация компонентов – ось абсцисс. Линия АДВ – линия ликвидус. а представляет собой геометрическое место точек соответствующих температурам, при которых из жидкости начинают выпадать кристаллы, следовательно выше линии ликвидус сплав находится в жидком состоянии. Линия СДЕ называется солидус. Она представляет собой геометрическое место точек, соответствующих температурам, при которых жидкая фаза исчезает, следовательно ниже линии солидус сплав находится в твердом состоянии. Между линиями ликвидус и солидус сплав находится в жидко- твердом состоянии, и чем ниже температура относительно линии ликвидус, тем больше кристаллов и меньше жидкой фазы в сплаве. В точке Д из жидкости одновременно начинают выпадать кристаллы компонентов (фаз). Для диаграмм этого типа компонент и фаза являются синонимами. Для диаграмм другого типа необходимо говорить только о фазах, поскольку компонент и фаза не являются синонимами. Механическая смесь, состоящая из двух или более фаз, одновременно кристаллизующаяся в жидкости называется эвтептикой. Ниже точки Д на диаграмме структура представляет собой чисто эвтептической.

Правило отрезков.

Посредством правила отрезков можно определить состав фаз в любой двухфазной области и количественное их соотношение. Правило отрезков состоит из двух частей. Первая часть: для того чтобы определить состав фаз через заданную точку в двухфазной области (точка соответствует конкретной температуре) проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими эту область. Проекция точек пересечения на ось концентрации даст нам состав фаз. Вторая часть: для того чтобы определить количество фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию до пересече пересечения с линией, ограничивающей эту область. Отрезки между заданной точкой и точками с соответствующим составом фаз обратно пропорциональны их количеству.

19. Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью в твёрдом состоянии.

Два компонента: компонент А и компонент В.

АаВ - линия ликвидус.

АвВ – линия солидус.

Выше линии ликвидус сплав находится в жидком состоянии, ниже линии солидус – в твердом. При кристаллизации сплавов по диаграмме этого типа из жидкости будут выделятся не жидкие компоненты, а твердые растворы. Это обусловлено тем, что при сплавлении компонентов А и В образуется непрерывный ряд твердых растворов, т.е. растворов неограниченной растворимости. Отсюда - твердый раствор компонента В в компоненте А.

2 0. Диаграмма состояния для сплавов, образующие ограниченные твердые растворы с эвтектикой.

β и α ограниченные твердые растворы. dм и Кn – по этим линиям изменяется растворённость элементов в твердых растворах. В связи с этим выделяются вторичные фазы. По линии dм выделяется β фаза, по линии Кn –выделяется £ фаза вторичная. Сплав 1 и сплав 7 имеют те же закономерности что и рассмотренные.

Сп 2/СП 6

В точке 1 начинается процесс кристаллизации, а в точке 2 заканчивается. От точки 2 до точки 3 из £ фазы выделяются кристаллы β фазы. При понижении температуры их количество увеличивается. Для сплава 6 между точками 1 и точками 2 выделяются кристаллы β фазы. Ниже точки 3 выделяются кристаллы £ фазы.

Сп4. идет выделение как у чистого компонента.

В точке b из из жидкости одновременно выделяются кристаллы двух фаз β и £. Образующая механическая смесь называется эвтектика, а превращение называется эвтектическим. (Превращение идёт с выделением тепла при постоянном t так как С=0). В точке b(штрих) жидкой фазы нет и кристаллизация закончилась. Появилась одна свобода и температура может уменьшаться.

Сп 3 – доэвтектический.

В точке 1 начинается выделение кристаллов £ фазы, на кривой охлаждения перегиб свидетельствует о выделении тепла. Между точками 1 и 2 продолжается процесс кристаллизации с выделением £ фазы. При этом состав жидкой фазы имеет эвтектический состав. И эта остаточная жидкость претерпевает эвтектическое превращение, которое идет на участке 2-2(штрих) при постоянной температуре с выделением тепла. В точке 2(штрих) кристаллизация закончилась, появляется одна степень свободы и сплав начал охлаждаться Ниже точки 2(штрих) из £ фазы выделяется β фаза вторичная. Сплав 5 имеет кривую охлаждения подобную сплаву 3. между точками 1 и 2 из жидкости β фаза. Ниже точки 2 из β фазы выделяется £ фаза вторичная.

При t=t1 в точке а в равновесии две фазы β и £

Количество £ фазы: К£=ас/вс·100%.

Количество Ж фазы: Кж=ва/вс·100%.

Состав жидкой фазы – точка С.

Состав £ фазы – точка в.

А в целом состав сплава точка а.

При t=t1 в точке а в равновесии две фазы β(вторичная) и £

t2 Кж=fe/eo·100%. К£=ео/fo·100%.

Состав β фазы – точка o.

Состав £ фазы – точка f.

21. Диаграмма состояния для сплавов, образующие ограниченные твердые растворы с перитектикой.

dkb – перитектическое превращение. Жидкая фаза в взаимодействии с ранее образовавшейся α фазой даёт образование β фазы.

22. Диаграмма состояния сплавов образующих химические соединения (без твердых растворов).

23. Диаграмма для сплавов с полиморфными превращенными.

Полиморфные превращения – при которых имеют место изменения кристаллической решетки в твердом состоянии. Магнитные превращения – изменения в строении электронных оболочек, в результате чего металл приобретает ферромагнитные свойства. Железо имеет и полиморфные превращения и магнитные.

δ, β, £ - Fе с ОЦК решеткой.

γ – Fе с ГЦК решеткой.

Только £ - железо ферромагнитное.

24. Связь между свойствами сплавов и типом диаграмм.

Как известно, вид диаграммы состояния зависит от того, какие фазы образуют оба компонента. Свойства сплава также зависят от того, какие соединения или какие фазы образовали компоненты сплава.

Поэтому очевидно, что между видом диаграммы состояния и свойствами сплава должна существовать определенная связь. На рисунке приведены четыре основных типа диаграмм состояния и соответствующие им закономерности изменения свойств сплава с изменением концентрации: