Додаток для самостійної роботи Правило фаз (закон Гібса)

Діаграма стану є графічним зображенням стану сплаву. Якщо змінюється склад сплаву, його температура, тиск, то також змінюється стан сплаву.

Діаграма стану відповідає рівноважному, стійкому сплаву, з мінімумом вільної енергії. Хоча такий стан можливий лише теоретично, на практиці діаграма стану використовується для розгляду перетворень при малих швидкостях нагріву і охолодженні.

Загальні закономірності співіснування стійких фаз, які відповідають теоретичним умовам рівноваги, можуть бути виражені в математичній формі, що називається правилом фаз, або законом Гіббса:

С = k – f + n,

де C – число степеней вільності;

k – число компонентів;

f – число фаз;

n – число незалежних змінних факторів, які впливають на систему.

Під числом степеней вільності (варіантність системи) розуміють можливість зміни температури, тиску і концентрації без зміни числа фаз в системі.

Фазою називається однорідна частина системи, яка відділена від іншої частини системи поверхнею, при переході через яку хімічний склад або структура речовини різко змінюється.

Наприклад, розплавлений метал є однорідною системою. Коли ж він починає кристалізуватися, то в рідині з’являються зародки зерен, які мають чітку поверхню розділу з рідиною і звичайно іншу структуру – значить крім рідкої фази з’явилася

126

Питання для самоконтролю

1. Чим відрізняються криві охолодження аморфних і кристалічних тіл, металів і сплавів?

2. Чим пояснюється наявність на кривих охолодження металів поличок, а сплавів переломів?

3. Які поліморфні перетворення властиві залізу?

4. Знайдіть на діаграмі залізо-цементит лінії точок А₁ А_2, А₃, А₄, А_ст., які перетворення відбуваються при їх перетині.

Література

1. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1985.-541 С.

2. Алаи С.И. Практикум по машиноведению. - М: Просвещение, 1985.-383 С.

3. Практикум по технологии конструкционных материалов и металловедению. Под ред. С.С. Некрасова,-М.: Колос, 1978.- 256 С.

115

Додаток для самостійної роботи

Вимірювання температури нагрітих тіл до високої температури

При виконанні даної лабораторної роботи та й інших, виникає потреба у визначенні температури нагрітих зразків до високої температури.

Найбільш зручно і достатньо точно можна визначити таку температуру за допомогою термопари.

Відомо, що при стиканні двох різнорідних металів (наприклад, міді і заліза) між ними виникає так звана контактна різниця потенціалів, якою для одержання струму в замкнутому колі скористатися не можна, якщо температура контактів (спаїв) однакова. Коли ж нагрівається або охолоджується один з спаїв, то в замкнутому колі виникає струм, який можна виявити з допомогою чутливого гальванометра.

Отже, в наслідок нагрівання або охолодження (при охолодженні струм буде протилежний до того напрямку, який має місце при нагріванні) одного з спаїв виникає електрорушійна сила, що дає термоелектричний струм. Величина електрорушійної сили термопари залежить не тільки від різниці температур спаїв, а ще й від природи матеріалу провідників.

При виборі матеріалу провідників враховують дві обставини. По-перше, треба, щоб провідники витримали високу температуру і не розплавились. По-друге, вибрані провідники повинні мати якомога більшу контактну різницю потенціалів. За поверхневим потенціалом метали розташовані в ряді Вольта (активності) так:

Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Au

-1.55 -1.10 -0.76 -0.56 -0.44 -0.25 -0.16 -0.12 0 +0.33 +0.80 +1.50

Найбільш вживані термопари не з поширених металів, або їх сплавів: константан-залізо, константан-мідь, платина-залізо, платина-сплав платини і родію (для високих температур) та ін. Так термопара константан-залізо має найбільшу електрорушійну силу (при різниці температур спаїв в 1 °С е.р.с.

116