Общие определения

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВАОСНОВЫ ТЕОРИИ СПЛАВОВ СПЛАВОВ

ЛЕКЦИЯ №3. 5

Сплав – вещество, полученное сплавлением двух или более химических элементов. Сплав, полученной преимущественно из металлов, называется металлическим сплавом.

Например, легированные стали – это сплавы Fe с различными металлами (Cr, Ni, W и др.), латунь – сплав Cu c Zn.

Фаза - однородная часть системы, отделенная от других частей системы (фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или строение вещества изменяются скачкообразно.

Компоненты сплава – простые вещества, образующие сплав. Следовательно, чистый металл представляет собой однокомпонентную систему, сплавов из двух металлов – двухкомпонентную и т. д.

Число степеней свободы (вариантность системы) - число внешних и внутренних факторов (температура, давление, концентрация), которые можно изменять без изменения числа фаз в системе.

Правило фаз или закон Гиббса представляет собой математическое выражение условия равновесия системы.

С = К – F + Р,

где С – количество степеней свободы, К – количество компонентов сплава, F – количество фаз сплава, Р - число внешних факторов.

Если С = 0, система называется нонвариантной, при С = 1 – моновариантной, при С = 2 – двухвариантной и т. д.

В металлургических процессах изменяют только один внешний фактор – температуру, поэтому Р = 1, и правило фаз имеет вид:

С = К – F + 1.

Рассмотрим как изменяется С в процессе охлаждения воды (рис. 53.1).

т. 1'

т. 1

1 '

1' - 2

0 - 1

τ

Н₂О (L)

Н₂О (L)

лед, С = 1

Н₂О + лед, С = 0

Н₂О, С = 1

Рис. 35.1. Изменение фазового состава и количества степеней свободы

в процессе замерзания воды

На участке кривой охлаждения t = f( τ ) 0 - 1 происходит охлаждение воды в жидком состоянии, здесь К = 1 (вода), F = 1 (жидкая вода), Р = 1 (температура), С = 1 – 1 + 1 = 1. Следовательно, при t > 0 °С температуру воды можно изменять в широких пределах без изменения числа фаз в системе, т.е. без замерзания воды.

На участке кривой охлаждения 1 - 1' происходит замерзание воды, здесь К = 1 (вода), F = 2 (одновременно присутствуют жидкая вода и лед),
Р = 1 (температура), С = 1 – 2 + 1 = 0. Следовательно, при t = 0 °С температуру воды нельзя изменить без изменения количества фаз – если
t > 0 °С, то лед растает и система станет однофазной; если t < 0 °С - вода замерзнет и система также станет однофазной.

Дата добавления: 2017-01-13