книги из ГПНТБ / Бунин К.П. Анализ фазовых равновесий и кристаллизации металлических сплавов учеб. пособие по курсу Металлография

-I l l -

лается превращением I j — - ж^.

В рассматриваемом сплаве С д синтектическое превращение за­

ное соотношение между этими фазами определяется пропорцией:

При дальнейшем охлаждении сплава С д в интервале Т в - Tg идет кристаллизация Жт — * у , в результате которой остатки жидко­ сти приооретают эвтектический состав Cg.

В синтектических системах, как и в монотектических, раствоаимость компонентов в твердом состоянии очень мала, т.н. даже в жидком состоянии компоненты растворимы ограниченно. В связи с этим эвтектические точки, типа Е, и перитектические, типа Е, всегда сильно сдвинуты к осям чистых компонентов, как показано не рис. 64. Легко убедиться в том, что это обстоятельство долж­ но способствовать раздельной кристаллизации фаз при эвтектичеожом иаспаде, т.е. образованию вырожденных эвтектических струк­

тур, действительно, в рассматриваемой системе эвтектическая жид­ кость Cg по составу близка к чистому А. Поэтому, на завершающем эвтектическом этапе затвердевания сплава Сд , небольшое количест­ во эвтектической у - фазы будет наслаиваться на имеющихся кри­ сталлах у . В промежутках между ними будет кристаллизоваться эвтектический о£ - твердый раствор, что в итоге приводит к образованию конгломератной структуры (рис. 65,г ) .

3 сплаве синтектического состава С с с окончанием синтекти- ч еского превращения процесс затвердевания завершается. Оба жид­ ких раствора Ж-j- и t > одновременно и "еликом расходуются на об-

-113 -

ПР И Л О Ж Е Н И Е .

ОСНОВНЫЕ ТЕРмЩИШИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ.

*

лашантность иди число степеней своооды С металлических спла­ вов, находящихся в термодинамическом равновесии, определяется по аравилу фаз Гиббса:

3 = К + 2 - Ф ( I ) ,

где К - число компонентов, а Ф - число фаз.

асли давление постоянно и отсутствуют внешние поля, правило

важной термодинамической характеристикой системы, определя­ ющей ее равновесие, является изобарно-изотермный потенциал

СЗ)

где uL - внутренняя энергия системы,

J- энтропия,

-темпештура,

П

г- давление и

V - объем.

Устойчивым будет такое состояние металлических сплавов, при котором термодинамический потенциал обладает минимальным значе­ нием.

Влияние температуры на внутреннюю энергию, энтропию и термо­ динамический потенциал фазы однокомпонентной системе представив -

CM

?ис.68

- 118 -

Первые члены в уравнении (9) характеризуют энергию сплава, состо­ ящего из смеси кристаллов чистых компонентов, имеющих ту же упажов- kv атомов, что и твердый раствор. С изменением концентрации спла­

ва внутренняя энергия этой смеси будет изменяться по прямой жива, соединяющей значения внутренней энергии кристаллов этих компонен­ тов. Третий член характеризует параболическую зависимость внутрен­ ней энергии раствора от его концентрации. Будет ли энергия твердо­ го раствора больше или меньше энергии смеси кристаллов компонен­ тов зависит от того, какое значение - положительное или отрица­ тельное - имеет энергия смешения.

Если энергия взаимодействия разнородных атомов больше энер­

гии взаимодействия одноименных атомов, то

тойчивой окажется гетерогенная система, состоящая из кристаллов двух фаз (рис. 69,6 ). Убедимсяв этом, рассмотрев V- ш V/ - об­ разные кривые, представленные на рис. 69.

3 первом случае /LLcM^-0> Ри с » 69.а / термодинамический по­ тенциал I моля сплава состава С0 , состоящего из кристаллов компо­ нентов А и Б равен

Термодинамический потенциал смеси / £см I выше термодинами­ ческого потенциала твердого раствора и, естественно, гетерогенное состояние сплава окажется неустойчивым. Неустойчивей оно будет и

-120 -

втон случае, если сплав будет состоять из смеси двух твердых

растворов, например, состава С* и 0% . Как и ранее термо­

динамический потенциал смеси растворов лежит на прямой, соединя­ ющей составы сосуществующих фаз. Если сплав состава С 0 состоит из участков состава Ci и С% , термодинамический потенциал его

и термодинамический потенциал неоднородного твердого раствора

равен