- •Основные положения
- •Правило фаз. Закон Гиббса
- •Правило отрезков для двухфазной области
- •Диаграммы состояний с образованием механической смеси компонентов с эвтектикой
- •Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью компонентов эвтектикой
- •Диаграммы состояния о ограниченной растворимостью компонентов с перитектикой (рис.4)
- •Диаграммы состояния с устойчивыми химическими соединениями
- •Диаграммы состояния с неустойчивыми химическими соединениями, образующимися по перитектической реакции
- •Диаграммы состояния сплавов с превращениями в твердом состоянии (вторичная кристаллизация)
- •Переменная растворимость компонентов друг в друга
- •Полиморфные превращения
- •Комплексная диаграмма состояния
- •Литература
Диаграммы состояния сплавов с превращениями в твердом состоянии (вторичная кристаллизация)
Превращения в твердом состоянии дают возможность изменять структуру, а следовательно, и свойства сплавов с помощью термической обработки. Поэтому сплавы такого вида нашли широкое приме-ненке в промышленности.
Переменная растворимость компонентов друг в друга
На рис.7 изображена диаграмма состояния, в которой компонент В ограниченно растворяется в компоненте А, образуя твердый раствор. При эвтектической температуре в твердом растворе растворяется компонент B в количестве, определяемом Аа' (максимальная растворимость). Но с понижением температура концентрация твердого раствора изменяется по линии an. При температуре t0 растворимость компонента В, в твердом растворе будет определяться уже отрезком Аn (минимальная растворимость). Таким образом, с понижением температуры количество компонента В в твердом растворе уменьшается.
Выделившиеся из твердого раствора атомы компонента B образуют кристаллы которые называются вторичными. В отличив от первичных кристаллов , которые выделяются из жидкости по линии В' - е, вторичные кристаллы более мелкие. Таким образом кристаллы и отличаются между собой только размерами. Вторичные кристаллы могут выделяться либо по границам зерен, либо по всему объему зерна. Структуры сплавов изображены на рис.7.
Сплавы концентрации Аn имеют однофазное строение - твердого раствора и они не претерпевают превращений в твердом состояния. В сплавах концентрации na‘, например, в сплаве I при кристаллизации в интервале температур 3 - 4 выделяются из твердого раствора вторичные кристаллы . Максимальное количество будет в сплаве концентрации Аa'. В доэвтектическом сплаве II помимо и при температуре кристаллизуется эвтектика. Сплав I и частично сплав II имеют превращения в твердом состоянии, значит являются термически упрочняемыми. В сплаве III (заэвтектическом) кристаллизация начинается с выделения в интервале температур 8 - 9 первичных кристаллов компонента . Заканчивается кристаллизация образованием эвтектики
Полиморфные превращения
Полиморфизм (аллотропия)- это способность компонентов с изменением температуры менять свою кристаллическую решетку. Перекристаллизация, связанная с изменением кристаллических решеток компонентов, безусловно сказывается на процессе кристаллизации сплавов, а значит и на виде диаграмм состояний. В принципе тип диаграммы состояния при вторичной кристаллизации будет зависеть от различия свойств компонентов после полиморфного превращения. Если после перекристаллизации свойства компонентов будут близки, то возможно неограниченная растворимость. Если же свойства у компонентов различные, то возможны образование ограниченной растворимости компонентов друг в друге, распад твердого раствора с образованием смеси, образование устойчивого я неустойчивого химического соединения и т.д.
На рис. 8 изображены различные варианты диаграмм состояния I-УI, в которых при кристаллизации из жидкого состояния высокотемпературные модификации компонентов близки по своим свойствам и дают неограниченную растворимость друг в друге с образованием твердого раствора .
В системе при температуре происходят полиморфные превращения в компонентах А, С, Е, К, М, Р. Например, в I системе компонент А до температуры имеет кристаллическую решетку компонента . При температуре происходи превращение решетки в . Компоненты В, D , F, L , N изменяют кристаллическую решетку при температуре , компонент R - при температурах t2 и .
В системе I после полиморфного превращения компонентов и свойства низкотемпературных модификаций компонентов и также близки и они дают неограниченную растворимость - - твердый раствор с кристаллической решеткой, отличной от твердого раствора 2 .
В системе П после изменения кристаллических решеток у компонентов С и D их свойства оказались различными. Они не растворяются друг в друге. Твердый раствор распался на смесь кристаллов компонентов С2 и D2 Превращение на линии аес является эвтектоидным . Эвтектоидная смесь более дисперсная (мелкая), чем эвтектическая, подученная в результате распада жидкости.
В системе III компоненты Е и Р после полиморфного превращения при температуре и . ограниченно растворяются друг в друге, образуя твердые растворы и . В интервале концентраций ac твердый раствор распадается с образованием механической смеси, состоящей из и кристаллов. В этой же диаграмме по линии им с понижением температуры понижается растворимость компонента Р и Е. Из твердого раствора выпадают вторичные кристаллы .
В системах IУ и У на линиях pdb происходят паритектоидные превращения соответственно с образованием твердого по реакции и неустойчивого химического соединения по реакции В системе IУ по линии bn изменяется растворимость компонентов К и L с выделением из твердого раствора вторичных (мелки) кристаллов .
В диаграмме УI также образуется химическое соединение , а на линиях aec и происходят эвтектоидные превращения.
В системе У1 компонент Р претерпевает одно полиморфное превращение при температуре , а компонент R- дважды при температурах и . Компонент с решеткой близок по строению к свойствам к компоненту о решеткой и они неограниченно растворяются друг в друге, образуя твердый раствор . Компоненты же с решетками и ограниченные растворы и .
Распад твердого раствора с образованием промежуточной фазы.
Такую диаграмму образует железо-хром и др. (рис.9). Как видно из рисунка, твердый раствор распадается и образует - фазу. Она представляет собой твердый раствор на базе химического соединения , который существует в интервале концентраций ab.