Диаграмма состояния с фазовым превращением в твердом состоянии

 

Если один или оба компонента при нагревании и охлаждении в твердом состоянии меняют свое кристаллическое строение, то это сказывается на виде диаграммы. На ней появляются дополнительные линии, характеризующие изменение кристаллической решетки компонентов и их взаимодействие после такого изменения с образованием новых фаз в твердом состоянии.

Такая диаграмма показана на рис. 3.8.

Рис. 3.8.

 

Для удобства рассмотрения эту диаграмму условно можно разделить на две, первая из которых – верхняя часть диаграммы, показывающая процессы, идущие при кристаллизации жидкости (сверху и до линии сdf). Это диаграмма с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Вторая условная диаграмма – это нижняя часть системы B-K, показывающая процессы, идущие в сплавах в твердом состоянии (ниже линии солидус ab). Это диаграмма с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.

При рассмотрении этих условных простых диаграмм следует использовать знания по вышеизложенному материалу. В системе B-K имеются 2 типа твердых растворов: g - твердый раствор с неограниченной растворимостью компонентов и a – твердый раствор с ограниченной растворимостью компонента K в B. Предел растворимости составляет x₂ при температуре t₁ и x₁ при комнатной температуре. Отличаются эти твердые растворы кристаллическим строением.

В точке «c» происходит изменение кристаллической решетки компонента В, а в точке «f» - компонента K. При охлаждении сплавов на линии сdf начинается превращение твердого раствора g в другие фазы (в связи с изменением кристаллической решетки компонентов). При этом в сплавах с концентрацией до x₃ (левая часть диаграммы) образуются кристаллы твердого раствора a, а в сплавах с концентрацией K больше x₃ - кристаллы компонента K. Заканчивается это превращение g на линии mdn при температуре t₁ образованием механической смеси типа эвтектической (такая смесь называется эвтектоидной) из кристаллов твердого раствора a и компонента K. Линия me показывает предельную растворимость K в твердом растворе a в зависимости от температуры. Как видно из рис. 3.8, для сплавов таких систем можно проводить упрочняющую термическую обработку.

Порядок выполнения работы

 

1. Вычертить предложенную преподавателем диаграмму состояния, оставив рядом место для построения кривых охлаждения. Расписать области диаграммы, т.е. в каждой области диаграммы состояния указать структуры, образующие в сплавах этой системы.

2. Определить тип представленной диаграммы?

3. Определить образующиеся структуры и значения линий диаграммы состояния (ликвидус, солидус, линии полимофных превращений, предельной растворимости избыточных фаз, эвтектического превращения).

4. Для заданного сплава построить кривую охлаждения и объяснить происходящие в ней структурные изменения. Для указанного сплава при данной температуре определить фазы, их химический состав и весовое количество.

5. Сравнить механические и технологические свойства сплавов с различной структурой.

6. Прочитайте внимательно основные сведения о диаграммах состояния сплавов.

7. Индивидуальный вопрос.

8. Составить отчет.

 

 

Содержание отчета

7. Название, цель работы, задание.

8. Диаграмма состояния.

9. Кривые охлаждения.

10. Ответы на вопросы, поставленные в задании.

11. Ответ на индивидуальный вопрос.

12. Литература.

3.5. Контрольные вопросы

1. Твердые растворы замещения, внедрения, упорядоченные.

2. Химические соединения и промежуточные фазы.

3. Линии и структуры в диаграмме состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов.

4. Диаграмма состояния сплавов, кристаллизующихся с образованием механической смеси из чистых компонентов.

5. Диаграмма состояния с ограниченной растворимостью компонентов и с эвтектикой.

6. Диаграмма состояния с устойчивым химическим соединением.

7. Что такое эвтектическое превращение?

8. Правило отрезков.

9. Как определить химический состав (концентрацию) фаз, находя­щихся в равновесии в двухфазной области?

 

Варианты заданий

 

Вариант 1		Вариант 8
Вариант 2		Вариант 9
Вариант 3		Вариант 10
Вариант 4		Вариант 11
Вариант 5		Вариант 12
Вариант 6		Вариант 13
Вариант 7		Вариант 14
Вариант 15		Вариант 21
Вариант 16		Вариант 22
Вариант 17		Вариант 23
Вариант 18		Вариант 24
Вариант 19		Вариант 25
Вариант 20		Вариант 26
Вариант 21		Вариант 27

 

Литература

1. Гуляев А.П. Металловедение. М.,1977.

2. Лахтин Ю.И. Металловедение и термическая обработка металлов. М.,1976.

2. Основы материаловедения под ред.И.Й. Сидорина. М.,1976.

3. Мозберг Р.К. Материаловедение. Таллин. 1976.

Лабораторная работа № 4