Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Razbor_dvoynykh_diagramm.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
934.91 Кб
Скачать

Правило отрезков

Чтобы в конкретном сплаве при заданной температуре определить концентрацию компонентов в фазах, через фигуративную точку, характеризующую состояние сплава, проводят коноду – горизонтальную линию до пересечения с линиями диаграммы, ограничивающими данную область. Проекции точек пересечение на ось концентраций показывают состав фаз. Отрезки между фигуративной точкой и точками, определяющими состав фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Например, для определения состава фаз при температурах t1, tK, t2 сплава N (см. рис. 1, а), через фигуративные точки 1, k, 2 проводим коноды. Проекции точек пересечения конод с линией ликвидус на ось концентраций показывают состав жидкой фазы (1, m, 2′), а точек пересечения с линией солидус(1′, n, 2) – состав твердой фазы.

Как уже отмечалось, в процессе кристаллизации изменяется не только состав фаз, но и количественное соотношение между ними. Для определения массы или объемного количества твердой фазы необходимо вычислить отношение длины отрезка, примыкающего к составу жидкой фазы, к длине всей коноды; для определения количества жидкой фазы – отношение длины отрезка, примыкающего к составу твердой фазы, к длине коноды.

Например, при температуре tк, в рассматриваемом сплаве N процентное содержание жидкой и твердой фаз будет таким:

  • для жидкой фазы состава m (Lm): QLm ;

  • для твердой фазы состава n (αn) : Qαn .

  • относительное количество фаз определяется из соотношения: .

    1. Диаграмма состояния эвтектического типа с отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии

Компоненты: вещества А и В.

Характеристика диаграммы (рис.3): оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии; в твердом – практически* нерастворимы друг в друге и не образуют химических соединений.

При добавлении компонентов А и В одного к другому происходит снижение температур начала и конца кристаллизации сплава, в результате чего при некоторой температуре tE жидкость LE оказывается в эвтектическом равновесии с практически чистыми компонентами А и В,

*Любые компоненты растворяются друг в друге, но в данном случае в таком небольшом количестве, что область существования твердых растворов в выбранном масштабе невозможно указать на диаграмме состояния.

то есть LE (А) +(В). (Скобками рядом с компонентами означают, что компоненты А и В все же являются твердыми растворами пусть и с очень небольшой концентрацией второго компонента).

Фазы: жидкость L, кристаллы (А), кристаллы (В).

Точки: А′ – температура плавления и кристаллизации компонента А; В′ – температура плавления и кристаллизации компонента В; Е– точка эвтектики.

Линии: А′ЕВ′ – ликвидус; А′СEDВ′– солидус (точки С и D не принадлежат оси температур). Линия СED в то же время является и эвтектической линией.

Рис. 3 Фазовая диаграмма состояния для сплавов с эвтектикой из чистых компонентов.

Эвтектическое равновесие для данной системы представляет собой равновесие жидкости эвтектического состава (LE) с кристаллами (А) и (В): LE А+В.

Образующуюся смесь называют эвтектикой.

Сплав с составом точки Е называют эвтектическим. Сплавы, находящиеся левее точки Е называют доэвтектическими, а правее точки Езаэвтектическими.

Фазовые превращения при охлаждении типичных сплавов.

Сплав N (доэвтектический сплав) (рис.4, а).

а б

Рис. 4. Структурная диаграмма состояния эвтектического типа (а) и кривая охлаждения трансформация структуры (б) для доэвтектического сплава N

  1. При охлаждении из жидкого состояния до температуры начала кристаллизации t1 (точка 1) число степеней свободы С=2. Идет простое охлаждение жидкости LN.

  2. При охлаждении в интервале от t1 до t2 число степеней свободы С=1. Происходит кристаллизация практически чистого компонента (А) :. L1-Е (А).

  3. При температуре t2=tE сохранившаяся жидкость, приобретая эвтектический состав точки Е, претерпевает эвтектическое превращение: идет совместное выделение кристаллов (А) и (В), образующих эвтектику: LE (A)+(B).

  4. Ниже точки 2 (t2) идет простое охлаждение сплава, состоящего из первичных кристаллов (А) и эвтектики ((А)+(В)) (см. рис. 4, б).

Аналогичные фазовые превращения имеют все сплавы, расположенные правее эвтектической точки (заэвтектические сплавы), с тем отличием, что при первичной кристаллизации выделяются кристаллы (В), и соответственно структура сплавов при комнатной температуре состоит из кристаллов (В) и эвтектики ((А)+(В)).

В эвтектическом сплаве состава точки Е кристаллизация жидкости протекает сразу же по эвтектической реакции и окончательная структура состоит только из одной эвтектики ((А)+(В)).

На диаграмме следует вертикальными пунктирными линиями выделять области, имеющие разные структурные составляющие (см. рис. 4, а).

Следует отметить, что у всех сплавов, кристаллизирующихся по этой диаграмме, ниже эвтектической горизонтали фазовый состав один и тот же – это кристаллы (А) и кристаллы (В) (см. рис. 3).

На кривой охлаждения (см. рис.4, б) в точке 1 будет перегиб. Это связано с образованием кристаллов (А) и выделением скрытой теплоты кристаллизации. Скорость охлаждения уменьшается (участок 1-2).

В процессе эвтектического превращения температура остается постоянной – на кривой охлаждения будет горизонтальный участок 2-2'.

При более низких температурах идет равномерное с затуханием охлаждение сплава (участок 2'-tком).

Применим правило отрезков к фигуративной точке k сплава N (см. рис. 4, а). Проведем коноду mkn. При температуре точки k (tк) сплав состоит из жидкости состава точки n и кристаллов (А). Процентное количество фаз будет таким: QLn ; QA .

При эвтектической температуре доля первичных кристаллов (А) доля жидкости состава точки Е (доля эвтектики) определятся из следующих соотношений (конода С2Е):

QA , QLe QЭ .

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]