- •Курс “ технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство”
- •§ 2. Історія розвитку науки.
- •§ 3. Класифікація металевих і
- •§ 4. Методи дослідження металів і сплавів.
- •§ 5. Типи зв'язків у металевих тілах.
- •§ 6. Атомно-кристалічна будова металів.
- •§ 7. Анізотропія властивостей металів.
- •§ 8. Особливості кристалічної будови реальних кристалів.
- •§ 8. Дифузія.
- •§ 9. Кристалізація металів.
- •§ 10 Механізм процесу кристалізації.
- •§ 11. Число центрів кристалізації й швидкість
- •§ 12. Немимовільна кристалізація.
- •§ 13. Будова металевого злитка.
- •§ 14. Аллотропия.
- •§ 15. Поліморфні перетворення.
- •Глава II
- •§ 1. Сплав, система, компонент, фаза.
- •§ 2. Фази в металевих сплавах.
- •§ 3. Механічні суміші.
- •§ 4. Правило фаз.
- •§ 5. Діаграми стану подвійних сплавів.
- •§ 6. Методика побудови діаграм стану.
- •§ 7. Правило відрізків.
- •§8. Діаграма стану другого типу
- •§ 9. Діаграма стану III типу (для випадку обмеженої розчинності компонентів у твердому стані)
- •§10. Діаграма стану VI типу для сплавів,
- •§11. Діаграма стану V типу для сплавів, компоненти
- •§12. Зв'язок між діаграмами стану,
- •§13. Поняття про діаграми стану
- •Глава III Залізо і його сплави
- •§ 1. Компоненти й фази в системі залізо-вуглець.
- •§ 2. Діаграма стану залізо-цементит
- •§ 3. Первинна кристалізація сплавів.
- •§ 4 . Вторинна кристалізація залізовуглецевих сплавів.
- •§ 6. Класифікація чавунів.
- •§ 7 . Класифікація углеродистых сталей
§ 7. Правило відрізків.
Для характеристики будови сплаву часто потрібно не тільки якісне, але й кількісне визначення складових. Наприклад, доэвтектические сплави Pb - Sb при кімнатній температурі все будуть мати кристали Pb і эвтектику, але кількість цих складових буде по-різному, тому й властивості їх також будуть різні.
Для кількісного визначення користуються правилом відрізків.
Для визначення кількостірідкої й твердої фази сплаву по діаграмі варто надійти в такий спосіб:
Провестилінію сплаву заданий^-ний концентрації;
При заданій температурі про^-вести горизонтальну лінію (ізотерму, каноду) до пересече-ния з лініями діаграми, ог-раничивающими дану обла-сть;
Знайти крапки перетинання з-терми з лініями діаграми. Визначити сполука рідкої й твердої фази.
4. Співвідношення між рідкою й твердою частинами сплаву буде назад пропорційно відрізкам, на які лінія сплаву ділить ізотерму:
=
5. Тоді кількість твердої фази визначається по формулі:
=,
а кількість рідкої фази:
=
=100%
§8. Діаграма стану другого типу
(для випадку повної взаємної розчинності)
Ця діаграма характерна для сплавів з необмеженою розчинністю компонентів як у рідкому, так і у твердому стані. Для цих сплавів характерне утворення необмежених твердих розчинів.
Рис.
Лінія АmВ – лінія ліквідус, лінія АnВ – солідус. Вище лінії АmВ всі сплави перебувають у рідкому стані. Між лініями ліквідус і солідус всі сплави перебувають у двофазному стані – ж + кристали твердого розчину . Перетворення це відбуваєтьсяз виділенням тепла, тому вповільнення швидкості охолодження на кривій охолодження. Після затвердіння нижче т. 2 відбувається охолодження твердого розчину, що протікає вже більш швидко. Сполука твердої фази змінюється по лінії солідус, а рідкої - ліквідус.
При затвердінні твердих розчинів сплав має дендритна будова. Центральні частини кристала (осі перших порядків), що утворяться при більше високих температурах, будуть найбільш багаті тугоплавким компонентом, а периферійні частини й осі вищих порядків - збагачені менш тугоплавким. Для вирівнювання концентрації по об'єму потрібна дифузія атомів усередині кристалів. Дифузійні процеси в реальних умовах охолодження протікають повільно, тому сполука в різних місцях кристала не встигає вирівнюватися.
Розходження сполуки в тому самому кристалі наз. дендритною або внутрікристалічною ліквацією.
Чим більше відстань між лініями ліквідус і солідус, тим більше можлива дендритна ліквація сплаву.
Дендритну ліквацію можна в значній мірі усунути шляхом нагрівання сплаву у твердому стані до температур отжига, у результаті чого виходить однорідна зерниста структура.
§ 9. Діаграма стану III типу (для випадку обмеженої розчинності компонентів у твердому стані)
Обмежена розчинність найбільше часто зустрічається в металевих сплавах.
При утворенні обмежених твердих розчинів розрізняють два типи діаграм: з эвтектическим перетворенням і з перитектическим.
Діаграма стану сплавів, що утворять обмежені
тверді розчини й эвтектику.
Рис.
Лінія АСВ - ліквідус
АДСКВ- солідус
ДСК - эвтектического перетворення
КрапкаД - гранична розчинність компонента В у А
Лінія ДМ - зміна розчинності В у А
КрапкаДО - гранична розчинність А в У
Лінія КN зміна розчинності А в У
Крапка З - крапка эвтектического перетворення
ЭА(В)В(А)
Кристалізація сплаву I іде подібно кристалізації сплавів по діаграмі II типу. У результаті виходить однорідний твердий розчин А(В). Кристалізація сплаву IIIіде аналогічно кристалізації сплавів по діаграмі I типу. У результаті сплав має надлишкові кристали +эвтектику .
Розглянемо кристалізацію сплаву II. Від т.1 до т.2 в інтервалі температур з рідини виділяються кристали твердого розчину . У т.2 кристалізація закінчується й від т.2 до т.3іде охолодження сплаву.
При температурі т.3 у сплаві починається вторинна кристалізація. Внаслідок того, що розчинність У в А міняється по лінії ДМ, нижче т.3 не може розчинитися стільки компонента В скільки його перебуває в сплаві. Ця надлишкова частина компонента стає розчинником і утворяться кристали твердого розчину . Вторинні кристали, виділяючись із твердого розчину, розташовуютьсяпо границях зерен або усередині самого зерна. В эвтектике ці вторинні кристали зливаються з первинними й при мікродослідженні не виявляються.
Якщо розчинність компонентів зі зниженням температури не змінюється, то вторинних кристалів не утвориться.
Діаграма стану сплавів, що утворять
обмежені тверді розчини й перитектику.
Утворення твердого розчину можливо не тільки з рідини , а й за допомогою взаємодії рідкої й твердої фаз. Такий процес утворення нової фази наз. перитектическим, а температура, при якій він відбувається – перитектической.
Р
III
Лінія АСВ - лінія ліквідус, АКДВ - солідус, КЕ й ДF - лінія розчинності компонентів(залежно від температури не змінюється).
Розглянемо кристалізацію перитектического сплаву I1. У т.1 з рідини починають випадати кристали твердого розчину .Концентрація рідиниміняється по лінії СВ, а -розчину по лініїВД. По досягненні температури т.До відбувається перитектическая реакція:
Для сплавів находящихся між крапками С и К перитектическая реакція відбувається при надлишку рідини:
Тому після перитектической реакції кристалізація не закінчується й сплав має двофазну будову:. Приподальшому зниженні температури з рідини кристалізується твердий розчин . Після затвердіння структура сплаву будескладатися тільки із твердого розчину .
Для сплавів між т.К и т.Д перитектическая реакція проходить при надлишку :
У результаті після затвердіння сплави будуть мати структуру складається з . Розміри й форма кристалівіі їхнє взаємнерозташування залежить від умов кристалізації. Найбільше часто ця структура складається з розвинених кристалів, що чергуються,і йназ. перитектикою. Перитектическое перетворення характерно для сплавів заліза з вуглецем, міді із цинком.