1300 1200 1100 1000 2900 800 700 600 500 Діаграма стану системи CaF2-CaCl2

CaF2 10 20 30 40 50 60 70 80 90 CaCl2 Склад, мол. %

Подібна задача. Діаграми з прихованим максимумом. Цей тип діаграм відрізняється від діаграм з

T₃ Т а

T Т₄ b

Т ₂ Т₅ c d

Т ₁

Т₆ e f

_k

А N₁N₂ В t

явно вираженою дистектикою тим, що сполука, яка утворюється між компонентами А та В, термічно не стійка і розкладається нижче своєї температури плавлення. Є деякі особливості кристалізації і перетворення фаз з охолодженням систем такого типу, які частково пояснимо за допомогою діаграми, що наведена вище.

На діаграмі складу N₁ відповідає хімічна сполука AxBy, температура розкладу (Т₁) якої нижче її температури плавлення (Т₂). Тому з охолодженням розплаву (крива охолодження abcdefk) складу N₂ від температури T₃ до температури Т₄ буде кристалізуватися речовина А, і лише при температурі Т₅ буде кристалізуватися сполука складу AxBy. При температурі Т₆ буде кристалізуватися евтектика, яка матиме в своєму складі кристали хімічної сполуки AxBy та компонент В. Такі системи називають системами з утворенням хімічних сполук, які плавляться інконгруентно (від латинського слова – inсongruentik – не збіжний). Склад рідини не збігається зі складом хімічної сполуки, з якої ця рідина утворилась. (відповідь – діаграми з прихованим максимумом – це діаграми систем з утворенням хімічних сполук, які плавляться інконгруентно).

Задача N 89. Яка маса і склад фаз, що будуть знаходитись у стані рівноваги з охолодженням розплаву масою 10 кг зі складом 50 мас.% Au від температури 1030 до 1010 ^оС відповідно до діаграмі плавкості системи Ag - Au, яка наведена нижче? (відповідь – у стані рівноваги буде дві фази: рідкий розчин складу 43 мас.% Au та твердий розчин складу 55 мас.% Au; маса рідини – 4,2 кг, кристалів – 5,8 кг)

Подібна задача. Компоненти А та В безмежно розчинні в рідкому та твердому стані і не утворюють між собою хімічних сполук. Розглянемо деякі особливості таких діаграм. На діаграмі, яка наведена нижче, цифрою 1 позначена лінія ліквідус, 2 – солідус. З охолодженням розплаву складу N₁ від температури Т₁ до Т₂ охолодження рідкої фази відбувається відповідно до відрізку ab кривої охолодження. При температурі Т₂ починає кристалізуватися тверда фаза складу N₅. Ця кристалічна фаза являє собою твердий розчин компонента В в А. В результаті утворення кристалів темп охолодження сповільнюється, що виражається меншим нахилом відрізку bc кривої охолодження. З охолодженням розплаву кожному значенню температури відповідає рівноважний склад твердої та рідкої фаз. При температурі Т₃, наприклад, рівноважним складам кристалічної та рідкої фаз відповідають склади N₂ та N₃, відповідно. Потрібно звернути увагу на те, що порівняно з рівноважною кристалічною фазою рідина суттєво збагачена легкоплавким компонентом В. Це явище називають ліквацією. В результаті цього явища за реальних умов ливарного виробництва деталі можуть мати різні склад та механічні властивості в окремих частинах об’єму, що приводить до їх браку. За умов виробництва трудно досягти стану повної рівноваги між фазами з їх охолодженням, тому що для цього потрібна певна кількість часу внаслідок невеликої швидкості процесів дифузії компонентів між фазами. Цей дефект частково ліквідують шляхом тривалої витримки деталей при температурі, близькій до температури кінця кристалізації, яка, як видно з діаграми, залежить від початкового складу рідкої фази. Той факт, що порівняно з кристалічною фазою рідина має більшу концентрацію легкоплавкого компонента, використовують у багатьох технологіях для глибокої очистки речовин, наприклад, зонною плавкою або дробною кристалізацією.

T T

1 T₁ a

T₂

b

T₃

2 T₄ c

d

A N₅ N₂ N₁ N₃ N₄ B t

Задача N 90. Визначити число ступенів вільності, число та склад фаз для трьох значень температури: 225 ^оС, Те (евтектична) та 100 ^оС, якщо охолоджувати розплав складу 60 мас.% Pb відповідно до діаграми плавкості системи Bi – Pb, що наведена нижче.

(відповідь:

1. при температурі 225 ^оС – одна рідка фаза складу 60 мас.% Pb; число ступенів вільності – 2

2. при температурі Те - три фази: рідина складу 41 мас.% Pb; твердий розчин компонента В в А складу 10 мас.% Pb; твердий розчин компонента А в В складу 90 мас.% Pd; число ступенів вільності – 1

3. при температурі 100 ^оС - дві кристалічні фази: твердий розчин компонента В в А складу 8 мас.% Pb; твердий розчин компонента А в В складу 92 мас.% Pd; число ступенів вільності – 1)