Диаграммы фазовых равновесий с перитектическим превращением

Лекция № 8

Физическое материаловедение

Тема: Т – Х - ДИАГРАММЫ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ С ОГРАНИЧЕННОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ КОМПОНЕНТОВ

Одной из особенностей рассмотренных выше диаграмм с эвтектикой является то, что компоненты системы А и В, растворяясь друг в друге, понижают температуру плавления раствора как со стороны А, так и со стороны В.

Если же при ограниченной растворимости компонентов друг в друге один из них, например В, растворяясь в А, понижает температуру плавления растворов на его основе, а компонент А, растворяясь в В, наоборот, повышает Т _пл раствора, то вместо эвтектического превращения на диаграмме присутствует так называемое перитектическое превращение (n – точка перитектики, рис. 8.1 а).

Эвтектическое превращение в двойной системе заключается в распаде раствора при охлаждении на две другие фазы; перитектическое превращение, наоборот, представляет собой процесс образования одной фазы за счет взаимодействия двух других фаз, полностью или частично исчезающих при этом. Эта реакция записывается так:

Ж + Тв 1 ↔ Тв 2 или Ж + α ↔ β (охлаждение ↔ нагрев)

(8.1)

Перитектическое превращение в двойной системе является нонвариантным. Составы трех равновесных фаз, как и на линии эвтектики, определяются точками пересечения горизонтальной линии перитектики ab с наклонными линиями на фазовой диаграмме (т. е. точками a, n, b).

Рис. 8.1. Фазовая диаграмма с перитектическим превращением (а) и кривые охлаждения (б) сплавов, указанных на диаграмме.

На рис. 8.1 б приведены кривые охлаждения для пяти сплавов Х _n, Х ₁, Х ₂, Х ₃, X ₄, составы которых показаны на рис. 8.1 а. На кривых охлаждения указан фазовый состав сплавов в различных температурных интервалах.

Задача 8.1. Определить вариантность системы при температуре Т _n, рис. 8.1 а.

Протяженность площадки на кривых охлаждения при Т _n для сплавов Х _n, Х ₁, Х ₂ пропорциональна количеству¹ взаимодействующих жидкого раствора и твердой фазы (по количеству фазы, образовавшейся по перитектической редакции при Т _n). Для сплава Х _n эти относительные количества принимаются за 100%, для остальных сплавов по протяженности площадки с помощью правила рычага можно определить долю сплава, претерпевающую перитектическое превращение.

Для сплавов, составы которых лежат в интервале от Х _а до Х _n, количество жидкой фазы при температуре Т _n недостаточно, чтобы произошло взаимодействие со всей твердой фазой. В итоге после перитектического превращения, кроме новой фазы, сплавы будут содержать и избыточное количество первичных кристаллов фазы α. Для сплава X ₁ при температуре чуть ниже Т _n количество избыточных кристаллов в сплаве будет равно (Х _1n/ аn)·100%.

Аналогично для сплавов, составы которых лежат в интервале от Х _n до Х _b, количество фазы α при Т _n будет мало по сравнению с количеством жидкой фазы. В итоге по завершении перитектического превращения в сплавах сохранится избыточное количество жидкой фазы.

В сплаве Х ₂ ее относительное количество составит (nX ₂/ nb _ж)·100%.

Важной особенностью системы с перитектикой является то, что при температуре Т _n кристаллизация завершается только у части сплавов, претерпевающих перитектическое превращение. Как видно из диаграммы на рис. 8.1 для сплавов в интервале от Х _n до X кристаллизация завершается ниже Т _n на линии nВ '.

Линией ликвидуса (начало кристаллизации) является линия А ' bВ ', а линией солидуса - линия А ' аnВ '. Линия аС называется кривой растворимости. Линия аb - перитектической горизонталью, на ней лежат три фигуративные точки а, n и b, отвечающие составу фаз, претерпевающих нонвариантное превращение.

Если превращение, аналогичное перитектическому, происходит с участием только твердых фаз, то его называют перитектоидным.

Тв 1 + Тв 2 ↔ Тв 3 или α + β ↔ γ (охлаждение ↔ нагрев)

(8.2)

___________________

¹ Количественное сопоставление размеров горизонтальных площадок на кривых охлаждения или нагрева возможно лишь для сплавов одинаковой массы.

Дата добавления: 2014-01-11