В твердом состоянии. Если один или оба компонента при нагревании и охлаждении в твердом состоянии меняют свое кристаллическое строение

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.

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 два 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.

Такая диаграмма показана на рис. 9.

Рис. 9. Диаграмма состояния сплавов с фазовым превращением

в твердом состоянии

Как видно из рис. 9, для сплавов таких систем можно проводить упрочняющую термическую обработку.

Задание для выполнения работы

1. Проанализировать диаграмму состояния сплава по указанию преподавателя:

а) определить тип диаграммы;

б) заполнить все области диаграммы;

в) пояснить обозначения фаз и структурных составляющих;

г) определить состав указанного сплава;

д) определить состав фаз в указанной точке;

е) определить количественное соотношение фаз в указанной точке.

При выполнении двух последних пунктов воспользоваться правилом концентраций и правилом отрезков.

Контрольные вопросы

1. Что такое ликвидус диаграммы состояния?

2. Что такое солидус диаграммы состояния?

3. Какая структура называется эвтектикой?

4. Как выглядит диаграмма состояния сплавов с полным отсутствием растворимости компонентов?

5. Как выглядит диаграмма состояния сплавов с полной взаимной растворимостью компонентов?

6. Чем отличается диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов от диаграммы для сплавов с полной растворимостью?

7. Что происходит при нагреве сплава выше линии предельной растворимости?

8. Что происходит при быстром охлаждении сплава, нагретого выше линии предельной растворимости?

9. Как определить состав фаз в двухфазной области диаграммы состояния?

10. Как определить количество фаз в двухфазной области диаграммы состояния?

Дата добавления: 2014-12-24