Структуры во всех областях диаграммы.

Жидкая фаза L располагается выше линии ликвидус. Твердый α-раствор перемыкает к ординате компонента А, на основе которого он образован. Твердый β -раствор (промежуточная фаза) расположен на базе химического соединения A_mB_n. Фаза (В) располагается чуть левее ординаты компонента В. Структуры промежуточных двухфазных областей диаграммы состоят из примыкающих к ним фаз (рис.15). Фазы, входящие в состав эвтектик показаны на эвтектических ординатах (см. рис. 15).

Рис. 15. Диаграмма состояния с указанием структур во всех областях и фаз, входящих в состав эвтектик

 

Фазовые превращения при охлаждении сплава N.

Из точки N восстановим перпендикуляр N–N. Точки пересечения с линиями диаграммы обозначим 1 и 2. (рис. 16, а).

1. До температуры точки 1 сплав находится в жидком состоянии (С=К+1–Ф =2(А, В)+1–1(L)=2). В точке 1 из жидкости начинают выделяться кристаллы β -твердого раствора (С=К+1–Ф =2(А, В)+1–1(L, β)=2). При понижении температуры от точки 1 до точки 2 меняется весовое количество жидкости и твердого раствора, изменяется и их концентрация – β -твердого раствора по кривой 1'–F, жидкости – по кривой 1-Е₁:. L_1-Е1 β_1′-F

 

 

 

а б

Рис. 16. Диаграмма состояния с ординатой сплава N (a) и кривая охлаждения (б)

2. При достижении эвтектической горизонтали DE₁F (точка 2) сплав будет состоять из кристаллов β состава точки F и жидкости эвтектического состава, определяемого точкой Е₁.

Жидкость эвтектического состава претерпевает эвтектическое превращение – из неё выделяются одновременно кристаллы двух твердых растворов:

L_E1 α_D+β_F

Реакция нонвариантная, так как при двух компонентах в реакции участвуют три фазы: жидкость, α -кристаллы, β -кристаллы (С=К+1–Ф=2(А, В)+1–3(L, α, β)=0). Сплав приобретает структуру, состоящую из первичных β- кристаллов и эвтектики (α+β).

3. При дальнейшем охлаждении из α -фазы выделяются избыточные кристаллы β _II- твердого раствора. α_D-S β _F-R.

Поскольку β- кристаллы свой состав не изменяют, вторичные кристаллы α_II выделяться не будут

При комнатной температуре β- кристаллы (первичные, вторичные и входящие в эвтектику) будет иметь состав, отвечающий составу точки R, а α -кристаллы (входящие в эвтектику) будет иметь состав, отвечающий составу точки S.

Окончательная микроструктура сплаваN будет состоять из β+эвтектика(α+β)(вторичные β-кристаллы структурно не выделяются).

Кривая охлаждения

Для сплава N – N строим кривую охлаждения (рис. 16, б). До точки 1 охлаждение жидкости. В точке 1 - начало кристаллизации: из расплава образуются кристаллы β -фазы. При охлаждении от точки 1 до точки 2 протекает кристаллизация из-за выделения скрытой теплоты превращения темп охлаждения замедляется.

В точке 2 кристаллизация заканчивается эвтектическим превращением, которое происходит при постоянной температуре. В этой связи на кривой охлаждения появляется горизонтальная площадка 2-2′. По завершении эвтектического превращения охлаждение сплава возобновляется и сопровождается выделением из α -фазы кристаллов β _II- твердого раствора.

На кривой охлаждения сплава N будет два перегиба и одна горизонтальная площадка (см.рис. 16,,).

Определение состава и процентной доли фаз, находящихся в равновесии при температуре t₃

При заданной температуре t₃ в сплаве N (фигуративная точка k) в равновесии находятся α- и β- твердые растворы.

Для определения состава фаз проведем коноду mn. Проекция точки m покажет состав -фазы, а точки n – β -фазы.

Процентные доли α - и β -фазы определятся из соотношений:

Q α_m

Q_βn .

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Указать цель работы.

2. Привести теоретические сведения о строении сплавов, фаз и диаграммах состояния при различном взаимодействии компонентов.

3. Выполнить задание в последовательности, указанной в примере.

4. Изучить шлифы. Схематично зарисовать структуры, используя рис.2, 7, 9, 12.

5. Сделать выводы по работе.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое фигуративная точка?

2. Какие точки называют критическими?

3. Что такое фаза?

4. Что такое компонент?

5. В каких координатах строится диаграмма состояния?

6. Какое состояние называют равновесным?

7. Какую информацию дает диаграмма состояния?

8. Приведите правило фаз.

9. Каковы характерные свойства сплавов – твердых растворов?

10. Каковы характерные свойства химических соединений?

11. Каковы характерные свойства сплавов эвтектического состава?

12. Начертите диаграмму состояния для сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях. Запишите фазовые превращения при охлаждении сплавов, постройте кривую охлаждения.

13. Какая линия называется ликвидус, солидус?

14. Как определяется концентрация фаз в двухфазных областях диаграммы?

15. Как определить количественное соотношение фаз в двухфазны областях диаграммы?

16. Что такое эвтектика?

17. Приведите уравнение эвтектической реакции.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Фетисов Г.П. и др. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для вузов. М: Высшая школа, 2006.–862 с.

2. Арзамасов Б.Н. и др. Материаловедение: Учебник. М.: МГТУ, 2005.– 646 с.

3. Захаров А.М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. М.: Металлургия, 1990.–240с.

4. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия. 1966. С. 169-205.

ПРИЛОЖЕНИЕ A