Салқындату қисықтары

Зерттелінді сынамалардың салқындауы барысында, температураның төмендеу жылдамдығы қоршаған ортаның және салқындатылушы заттың температура айырмашылығына пропорционал, яғни мына теңдеумен анықталынады:

мұндағы температура

уақыт

пропорционалдық коэффициенті.

Бұдан, салқындау қисығы τ осіне дөңестелді.

Егер зерттелінді объекттің салқындауы барысында жылудың бөлінуіне байланысты фазалық ауысулар болмаса, онда салқындау қисықтары бір қалыпты қисық түрде болады. Егер де жүйеде жылудың бөлінуі мен жұтылуына байланысты фазалық ауысулар болса, онда салқындау қисығында ауысулар түріне байланысты қисықтың бүгілу орны бар тұрақты температуралы аймақтар алынады. 1 сур. әртүрлі фазалық ауысуларға сәйкес салқындау қисықтарының бірнеше типтері көрсетілген. 1 қисық балқытылған A компонентінің салқындау қисығын сипаттайды. уақыт аралығында сұйық фазаның салқындауы (-Q_охл/ж) жылу жоғалтумен жүреді. Кейбір температурада А компонентінің кристаллизациясы – ∆τ₂ уақыт аралығында кристаллизацияның жылылық бөлінуімен сұйық күйден қатты күйге фазалық ауысуы жүреді. Бөлінген жылылық салқындау барысында жылудың отводының ( ) орнын толтырады, нәтижесінде кристаллизацияның барлық уақыт аралығында температура тұрақты болып қала береді. Салқындау қисығында температуралық кідіріс пайда болады, бірінші кристаллдың бөлінуіне а нүктесі, соңғысы б нүктесі жауап береді.

Салқындау қисығындағы кідіріс ұзақтығы және горизонтальді участоктің өлшемі заттың мөлшеріне және жылылық отводының жылдамдығына байланысты.

Сұйықтықтың соңғы тамшысының жоғалуы кезінде температура қайтадан түсе бастайды, яғни осы сәттен бастап қоршаған ортаға жылылық жоғалуы ештенемен орны толтырылмағанда, қатты фазаның салқындауы жүреді.

Тәжірибеде, әдетте, көлеміне байланысты салқындау және температураның біркелкі таралмауы жүреді, сондықтан горизонтальді участок қисықсызықтыға (2 аа'бб' қисығы) айналады. Және де температура қисығындағы зат неғұрлым жәй салқындаса, соғұрлым болып жатқан өзгерісті анығырақ сезуімізге болады.

1 қисық – таза заттың типті салқындау қисығы. Қоспалар үшін қисықтар тым күрделі түрге ие. Солай, 3 қисық – 40% Sn және 60% Zn құрайтын балқыманың салқындау қисығы, ол 643⁰K температурасында бүгілуге ие, бұл балқымадан артық компоненттің – кристаллиті мырыштың бөлінуіне сәйкес. Бұл А қатты компонентінің бөлінуі Т_Э дейін жалғасады. Бұл температурада балқытпадан тұрақты құрамдағы Zn және Sn кристаллдарының қоспасы (эвтектика) бөліне бастайды, температура эвтектиканың толық қатаюына дейін тұрақты болады.

1 Сур. Салқындау қисықтары

Тұрақты температурада таза заттар ретінде, қатаң айырмашылықты және тұрақты құрамды, зерттелінді компоненттердің кристаллдарының ұсақдисперсті қоспасы эвтектика деп аталынады.

4 қисық Fe салқындау қисығын көрсетеді. 1812⁰К темірдің кристаллизациясы жүреді (δ – Fe формасы), және бұл салқындау қисығындағы кідірістің болуымен қатар жүреді. Одан әрі салқындату барысында темірдің бір аллотропты формасынан басқасына ауысулары жүреді. δ – Fe формасы 1674K⁰ температурада γ – Fe формасына ауысады, ол 1171⁰К-де β – Fe формасына ауысады, 1041⁰К-де β – Fe формасы α – Fe формасына ауысады. Салқындау қисығында кідіріс бұл ауысулардың әрқайсысына сәйкес келеді.

Г оризонтальді участоктардың ұзындығы ауысудың жылу эффектісіне пропорционалды. Салқындау қисықтарының негізінде «температура-құрам» координатасында күй диаграммасы құрылады.